(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極と、
少なくともいくつかのイオンをイオンガイド又はイオントラップ内に半径方向に閉じ込めるために、ＡＣ又はＲＦ電圧を前記複数の電極のうちの少なくともいくつかに印加するように構成及び適合されるＡＣ又はＲＦ電圧手段と、
第１の動作モードにおいて、１つ以上のＤＣ、実若しくは静的ポテンシャル井戸を前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される第１の手段と、
前記第１の動作モードにおいて、経時変化する実質的に均一な軸方向電界を前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持し、イオンがイオンガイド又はイオントラップの軸に沿ったイオンの軸方向振動を行うように構成及び適合され、ここで、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界は、前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの一部に沿って実質的に一定である電界強度を有し、前記電界の大きさは経時的に変化する第２の手段と、
前記第１の動作モードにおいて、少なくともいくつかのイオンを前記イオンガイド又はイオントラップのトラップ領域から実質的に共鳴によらずに排出し、同時に他のイオンは前記イオンガイド又はイオントラップの前記トラップ領域域内に実質的にトラップされたままになるように構成及び適合される排出手段であって、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅若しくは周波数をスキャンし、前記イオンの軸方向振動の最大振幅を漸進的に増加するように構成及び適合される排出手段と
を備えるイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項２】
前記第１の手段は、１つ以上の実質的に二次のポテンシャル井戸を前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される、請求項１記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項３】
前記排出手段は、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅を増加するように構成及び適合される、請求項１又は２記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項４】
前記軸方向電界は振動場であり、前記排出手段は、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振動の周波数を低減するように構成及び適合される、請求項１から３のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項５】
前記排出手段は、質量電荷比が低いものから順にイオンガイド又はイオントラップから実質的に共鳴によらずにイオンが排出されるようにスキャンされる、請求項１から４のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項６】
前記第２の手段は、１つ以上のＤＣ電圧を前記電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は１００％に供給する１つ以上のＤＣ電圧源を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項７】
前記第２の手段は、前記第１の動作モードにおいて、任意の時点で、前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は１００％に沿って、実質的に一定の電界強度を有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される、請求項１から６のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項８】
前記第２の手段は、前記第１の動作モードにおいて、方向が経時変化する軸方向電界を生成するように構成及び適合される、請求項１から７のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項９】
前記第２の手段は、経時変化するオフセットを有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される、請求項１から８のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項１０】
前記第２の手段は、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界を、第１の周波数ｆ1を用いて、又はそれにおいて変化させるように構成及び適合され、ｆ1は、（ｉ）＜５ｋＨｚ、（ｉｉ）５〜１０ｋＨｚ、（ｉｉｉ）１０〜１５ｋＨｚ、（ｉｖ）１５〜２０ｋＨｚ、（ｖ）２０〜２５ｋＨｚ、（ｖｉ）２５〜３０ｋＨｚ、（ｖｉｉ）３０〜３５ｋＨｚ、（ｖｉｉｉ）３５〜４０ｋＨｚ、（ｉｘ）４０〜４５ｋＨｚ、（ｘ）４５〜５０ｋＨｚ、（ｘｉ）５０〜５５ｋＨｚ、（ｘｉｉ）５５〜６０ｋＨｚ、（ｘｉｉｉ）６０〜６５ｋＨｚ、（ｘｉｖ）６５〜７０ｋＨｚ、（ｘｖ）７０〜７５ｋＨｚ、（ｘｖｉ）７５〜８０ｋＨｚ、（ｘｖｉｉ）８０〜８５ｋＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）８５〜９０ｋＨｚ、（ｘｉｘ）９０〜９５ｋＨｚ、（ｘｘ）９５〜１００ｋＨｚ、及び（ｘｘｉ）＞１００ｋＨｚからなる群から選択される、請求項１から９のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項１１】
前記第１の周波数ｆ1は、前記イオンガイド又はイオントラップ内のイオントラップ領域内に位置するイオンのうちの少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％又は１００％の共鳴周波数又は基本調和振動数よりも大きい、請求項１０に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項１２】
前記排出手段は、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅を変更及び／又は変化ならびに／あるいはスキャンするように構成及び適合される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項１３】
前記排出手段は、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振動又は変調の周波数を変更及び／又は変化ならびに／あるいはスキャンするように構成及び適合される、請求項１から１２のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項１４】
前記排出手段は、イオンを前記イオンガイド又はイオントラップから質量選択的に排出するように構成及び適合される、請求項１から１３のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項１５】
前記排出手段は、前記第１の動作モードにおいて、イオンを実質的に軸方向に前記イオンガイド又はイオントラップから排出するように構成及び適合される、請求項１から１４のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項１６】
イオンは、前記イオンガイド又はイオントラップ内のイオントラップ領域内にトラップされるか、又は軸方向に閉じ込められるように構成され、前記イオントラップ領域は長さｌを有し、ｌは、（ｉ）＜２０ｍｍ、（ｉｉ）２０〜４０ｍｍ、（ｉｉｉ）４０〜６０ｍｍ、（ｉｖ）６０〜８０ｍｍ、（ｖ）８０〜１００ｍｍ、（ｖｉ）１００〜１２０ｍｍ、（ｖｉｉ）１２０〜１４０ｍｍ、（ｖｉｉｉ）１４０〜１６０ｍｍ、（ｉｘ）１６０〜１８０ｍｍ、（ｘ）１８０〜２００ｍｍ、及び（ｘｉ）＞２００ｍｍからなる群から選択される、請求項１から１５のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項１７】
前記イオントラップ又はイオンガイドは、リニアイオントラップ又はイオンガイドを備える、請求項１から１６のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項１８】
前記イオンガイド又はイオントラップは、軸方向にセグメント化されるか、又は複数の軸方向セグメントを備える、請求項１から１７のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項１９】
前記イオンガイド又はイオントラップは、ｘの軸方向セグメントを備え、ｘは、（ｉ）＜１０、（ｉｉ）１０〜２０、（ｉｉｉ）２０〜３０、（ｉｖ）３０〜４０、（ｖ）４０〜５０、（ｖｉ）５０〜６０、（ｖｉｉ）６０〜７０、（ｖｉｉｉ）７０〜８０、（ｉｘ）８０〜９０、（ｘ）９０〜１００、及び（ｘｉ）＞１００からなる群から選択される、請求項１８記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項２０】
前記イオンガイド又はイオントラップは、開口を有する複数の電極を備え、使用時にイオンは前記開口を通って移送される、請求項１から１９のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項２１】
動作モードにおいて、イオンは、前記イオンガイド又はイオントラップ内において、トラップされるが、実質的にフラグメンテーションされない、請求項１から２０のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項２２】
前記イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいて前記イオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを衝突冷却又は実質的に熱化するように構成及び適合される手段をさらに備える、請求項１から２１のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項２３】
前記イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいて前記イオンガイド又はイオントラップ内で、前記イオンガイド又はイオントラップの入射口及び／又は中心及び／又は出射口に最も近い１つ以上の位置にイオンを格納又はトラップするように構成及び適合される手段をさらに備える、請求項１から２２のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項２４】
イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいてイオンを前記イオンガイド又はイオントラップ内にトラップし、前記イオンを前記イオンガイド又はイオントラップの入射口及び／又は中心及び／又は出射口に向かって漸進的に移動させるように構成及び適合される手段をさらに備える、請求項１から２３のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項２５】
前記イオンガイド又はイオントラップは、１つ以上の過渡ＤＣ電圧又は１つ以上の過渡ＤＣ電圧波形を最初に第１の軸方向位置において前記電極に印加し、前記１つ以上の過渡ＤＣ電圧又は１つ以上の過渡ＤＣ電圧波形は、次いでその後に前記イオンガイド又はイオントラップに沿う第２、次いで第３の異なる軸方向位置に与えられるように構成及び適合される手段をさらに備える、請求項１から２４のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項２６】
前記イオンガイド又はイオントラップは、イオンを前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿ってアージするために、１つ以上の過渡ＤＣ電圧又は１つ以上の過渡ＤＣ電圧波形を前記イオンガイド又はイオントラップの一端から前記イオンガイド又はイオントラップの別の端部へ印加、移動又は平行移動するように構成及び適合される手段をさらに備える、請求項１から２５のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップ。
【請求項２７】
請求項１から２６のいずれか一項に記載のイオンガイド又はイオントラップを備える質量分析計。
【請求項２８】
前記質量分析計は、前記イオンガイド又はイオントラップの上流及び／又は下流に配置される１つ以上のイオン検出器をさらに備える、請求項２７記載の質量分析計。
【請求項２９】
複数の電極を備えるイオンガイド又はイオントラップを準備するステップと、
少なくともいくつかのイオンを前記イオンガイド又はイオントラップ内に半径方向に閉じ込めるために、ＡＣ又はＲＦ電圧を前記複数の電極のうちの少なくともいくつかに印加するステップと、
第１の動作モードにおいて、１つ以上のＤＣ、実若しくは静的ポテンシャル井戸を前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するステップと、
前記第１の動作モードにおいて、経時変化する実質的に均一な軸方向電界を前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持し、イオンがイオンガイド又はイオントラップの軸に沿ったイオンの軸方向振動を行い、ここで、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界は、前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの一部に沿って実質的に一定である電界強度を有し、前記電界の大きさは経時的に変化するステップと、
少なくともいくつかのイオンを前記イオンガイド又はイオントラップのトラップ領域から実質的に共鳴によらずに排出し、同時に他のイオンは前記イオンガイド又はイオントラップの前記トラップ領域域内に実質的にトラップされたままになるように構成されるステップであって、排出手段が前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅若しくは周波数をスキャンし、前記イオンの軸方向振動の最大振幅が漸進的に増加されるステップと
を含むイオンガイド又はトラップ方法。
【請求項３０】
請求項２９記載のイオンガイド又はトラップ方法を含む質量分析の方法。
【請求項３１】
イオンガイド又はイオントラップであって、
複数の電極と、
第１の動作モードにおいて、１つ以上のＤＣ、実若しくは静的ポテンシャル井戸を前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される第１の手段と、
前記第１の動作モードにおいて、経時変化する実質的に均一な軸方向電界を前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持し、イオンがイオンガイド又はイオントラップの軸に沿ったイオンの軸方向振動を行うように構成及び適合され、ここで、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界は、前記イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの一部に沿って実質的に一定である電界強度を有し、前記電界の大きさは経時的に変化する第２の手段と、
前記第１の動作モードにおいて、少なくともいくつかのイオンを前記イオンガイド又はイオントラップのトラップ領域から実質的に共鳴によらずに排出し、同時に他のイオンは前記イオンガイド又はイオントラップの前記トラップ領域域内に実質的にトラップされたままになるように構成及び適合される排出手段であって、前記経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅若しくは周波数をスキャンし、前記イオンの軸方向振動の最大振幅を漸進的に増加するように構成及び適合される排出手段と
を備えるイオンガイド又はイオントラップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンガイド又はイオントラップ、質量分析計、イオンをガイド又はトラップする方法、及び質量分析の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々のイオントラップ手法が質量分析の分野において公知である。市販の３Ｄ又はポールイオントラップは、例えば、多くの異なるタイプの有機分析に対して強力かつ比較的安価なツールを提供する。３Ｄ又はポールイオントラップは、一般に円筒対称性を有し、かつ中心円筒リング電極及び２つの双曲線形エンドキャップ電極を備える。動作において、以下の形態のＲＦ電圧がエンドキャップ電極と中心リング電極との間に印加される。
【０００３】
【数１】
0005400299.tif 000002
【０００４】
ここで、Ｖ0は、印加されたＲＦ電圧のゼロからピークの電圧であり、σは、印加されたＲＦ電圧の振動数である。
【０００５】
電極は、二次ポテンシャルが半径及び軸方向の両方に維持されるような物理的間隔及び形状を有する。これらの条件下で、イオンの運動は、Ｍａｔｈｉｅｕの方程式によって規定され、安定なイオントラップのための種々の基準は、当業者に周知である。イオンの運動は、比較的低周波の成分である永年運動（secular motion）、及び駆動電圧が変調される周波数に直接関連する比較的高周波の振動又は微小運動（micro-motion）からなる。
【０００６】
イオンは、以下によって３Ｄ又はポールイオントラップから質量選択的に排出され得る。すなわち、（ａ）印加されたＲＦ電圧の振幅及び／又は周波数のいずれか一方が変更される質量選択的不安定性、（ｂ）小さな補助ＲＦ電圧が対象イオンの永年（secular）周波数と同じ周波数を有するエンドキャップ又はリング電極の一方又は両方に印加される、共鳴による排出、（ｃ）リング電極とエンドキャップ電極との間において維持されるＤＣバイアス電圧の印加、又は（ｄ）上記手法の組み合わせである。
【０００７】
イオンは、通常外部イオン源からエンドキャップ電極のうちの１つにおける小さな穴を介して大半の市販の３Ｄ又はポールイオントラップに導入される。一旦イオントラップ内に入ると、次いでイオンは、バッファガスとの衝突によって近熱エネルギーに冷却される。これは、イオントラップのトラップ容積の中心へ向かってイオンを集中させる効果を有する。次いで、特定の質量電荷比を有するイオンは、質量選択的にイオントラップから排出され得る。排出されたイオンは、イオンをイオントラップ内へ導入するための開口を有するエンドキャップ電極に対向するエンドキャップ電極における小さな穴を通ってイオントラップから出射する。次いで、イオントラップから排出されたイオンは、イオン検出器を使用して検出される。
【０００８】
３Ｄ又はポールイオントラップは、空間電荷容量が比較的低いので、ダイナミックレンジが比較的制限されるという欠点がある。さらに、イオンの損失を最小限に抑えるためにイオン導入の際に正確な条件を維持するように細心の注意を払わなければならない。３Ｄポールイオントラップ内にイオンを注入することが特に問題であることは、当業者の理解するところである。
【０００９】
より最近になって、リニアイオントラップが開発され、市販されてきた。そのようなオントラップは、一般にＲＦ電圧をロッドに印加することでイオンがイオントラップ内に半径方向に閉じ込められるような多重極ロッドセットを備える。半径方向におけるイオンの運動及び安定性は、Ｍａｔｈｉｅｕの方程式によって規定され、周知である。イオンは、ＤＣ又はＲＦトラップポテンシャルを多重極ロッドセットのいずれか一方の端部における電極に印加することによってリニアイオントラップ内に軸方向に含まれ得る。イオンの排出は、ロッドの軸方向境界における固有電界歪み及び半径方向励起の組み合わせを使用することによって、イオンをイオントラップからロッドのうちの１つにおけるスロットを通して半径方向に排出するか、又は軸方向に排出するかのいずれか一方により実現され得る。
【００１０】
リニアイオントラップは、一般に３Ｄ又はポールイオントラップと比較してイオントラップ容量が増加しており、したがって、リニアイオントラップは、一般にダイナミックレンジが実質的により高い。リニアイオントラップは、イオンがイオントラップ内に軸方向に導入され、ある場合には半径方向ＲＦ振動トラップポテンシャルに垂直な方向にイオントラップから軸方向に排出されるという重要な利点を有する。これにより、イオンがより効率よくイオントラップへ又はそこから移送されることが可能となり、感度が向上する。したがって、リニアイオントラップは、感度が向上し、イオントラップ容量が比較的大きいので３Ｄ又はポールイオントラップよりもますます好ましくなってきている。
【００１１】
軸方向排出ではなく半径方向排出を使用するリニアイオントラップの最適性能は、純四重極半径方向ポテンシャル分布及び正確に整形された双曲線形ロッドを使用して実現され得る。しかし、例えば、ロッドの機械的な整列不良による半径方向閉じ込め電界の線形性のずれは、そのようなリニアイオントラップの性能をひどく損ない得る。また、半径方向排出を容易にするようにリニアイオントラップのロッドにスロットを設けると、半径方向電界に著しい歪みを招き得る。これらの歪みは、さらにリニアイオントラップの性能を悪化させ得る。加えて、半径方向排出時に、排出されたイオンを効率よく検出するために１つより多くのイオン検出器を使用する必要があり得る。これは、イオントラップの全体的な複雑性及びコストを増加する。
【００１２】
イオンを軸方向にリニアイオントラップから排出することは公知である。しかし、外縁電界（fringe field）を使用してイオンをリニアイオントラップから軸方向排出する性能は、また半径方向電界の線形性における歪みによって影響され得る。イオンの軸方向排出は、イオンを効率良く半径方向に共鳴により排出することに依存する。半径方向電界が非線形であれば、共鳴周波数は、イオン運動の半径が増加するにつれ一定でなくなる。したがって、この動作モードにおけるイオントラップの性能が損なわれる。公知のリニアイオントラップから軸方向にイオンを排出することのさらなる問題は、出射側外縁電界又はその近傍のそれらのイオンのみが実際にはイオントラップから排出されるということである。したがって、リニアイオントラップのダイナミックレンジ及び感度における理論的なゲインは、実際には、イオンが排出される領域が比較的小さいことに起因して、３Ｄ又はポールイオントラップと比較して低減され得る。
【００１３】
特許文献１（米国特許５７８３８２４、日立製作所）は、軸方向ＤＣ又は静電電界がイオントラップの長さに沿って維持されるようなリニアイオントラップを開示する。イオンは、排出したいイオンの基本調和振動数で振動する補助の軸方向ＲＦポテンシャルを印加することによって、軸方向に共鳴励起によって排出される。この公知のリニアイオントラップは、他の形態のリニアイオントラップの一般の利点を有するが、さらに、イオンをその質量電荷比の周波数特性で軸方向に強制的に振動させる。これにより、イオンをイオントラップから軸方向に共鳴により排出することが容易になる。
【特許文献１】米国特許５７８３８２４（日立製作所）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１に開示されるリニアイオントラップは、共鳴励起を使用して、軸方向二次ＤＣ又は静電ポテンシャルによって決定される単振動の基本周波数において軸方向にイオンを排出する。しかし、実用において、真の軸方向二次ポテンシャルを生成することは、一つにはイオントラップの端部又は境界における電界緩和効果に起因して、困難である。真の二次軸方向ＤＣ又は静電ポテンシャルからのずれによって、イオンの振動数がイオンの振動の振幅に依存することになり、これは、共鳴排出を使用するイオントラップの性能を損なうことになる。
【００１５】
したがって、改善されたイオントラップ又はイオンガイドを提供することが導き出される。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一態様によると、
複数の電極と、
少なくともいくつかのイオンをイオンガイド又はイオントラップ内に半径方向に閉じ込めるために、ＡＣ又はＲＦ電圧を複数の電極のうちの少なくともいくつかに印加するように構成及び適合されるＡＣ又はＲＦ電圧手段と、
第１の動作モードにおいて、１つ以上のＤＣ、実若しくは静的ポテンシャル井戸又は実質的に静的で不均一な電界をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される第１の手段と、
第１の動作モードにおいて、経時変化する実質的に均一な軸方向電界をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される第２の手段と、
第１の動作モードにおいて、少なくともいくつかのイオンをイオンガイド又はイオントラップのトラップ領域から実質的に共鳴によらずに排出し、同時に他のイオンはイオンガイド又はイオントラップのトラップ領域域内に実質的にトラップされたままになるように構成されるように構成及び適合される排出手段と
を備えるイオンガイド又はイオントラップが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
好ましくは、ＡＣ又はＲＦ電圧手段は、ＡＣ又はＲＦ電圧を複数の電極の少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は１００％に印加するように構成及び適合される。好適な実施形態によると、ＡＣ又はＲＦ電圧手段は、（ｉ）＜５０Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｉｉ）５０〜１００Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｉｉｉ）１００〜１５０Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｉｖ）１５０〜２００Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｖ）２００〜２５０Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｖｉ）２５０〜３００Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｖｉｉ）３００〜３５０Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｖｉｉｉ）３５０〜４００Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｉｘ）４００〜４５０Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｘ）４５０〜５００Ｖピーク・トゥ・ピーク、及び（ｘｉ）＞５００Ｖピーク・トゥ・ピークからなる群から選択される振幅を有するＡＣ又はＲＦ電圧を供給するように構成及び適合される。好ましくは、ＡＣ又はＲＦ電圧手段は、（ｉ）＜１００ｋＨｚ、（ｉｉ）１００〜２００ｋＨｚ、（ｉｉｉ）２００〜３００ｋＨｚ、（ｉｖ）３００〜４００ｋＨｚ、（ｖ）４００〜５００ｋＨｚ、（ｖｉ）０．５〜１．０ＭＨｚ、（ｖｉｉ）１．０〜１．５ＭＨｚ、（ｖｉｉｉ）１．５〜２．０ＭＨｚ、（ｉｘ）２．０〜２．５ＭＨｚ、（ｘ）２．５〜３．０ＭＨｚ、（ｘｉ）３．０〜３．５ＭＨｚ、（ｘｉｉ）３．５〜４．０ＭＨｚ、（ｘｉｉｉ）４．０〜４．５ＭＨｚ、（ｘｉｖ）４．５〜５．０ＭＨｚ、（ｘｖ）５．０〜５．５ＭＨｚ、（ｘｖｉ）５．５〜６．０ＭＨｚ、（ｘｖｉｉ）６．０〜６．５ＭＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）６．５〜７．０ＭＨｚ、（ｘｉｘ）７．０〜７．５ＭＨｚ、（ｘｘ）７．５〜８．０ＭＨｚ、（ｘｘｉ）８．０〜８．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｉ）８．５〜９．０ＭＨｚ、（ｘｘｉｉｉ）９．０〜９．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｖ）９．５〜１０．０ＭＨｚ、及び（ｘｘｖ）＞１０．０ＭＨｚからなる群から選択される周波数を有するＡＣ又はＲＦ電圧を供給するように構成及び適合される。
【００１８】
好ましくは、第１の手段は、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は＞１０のポテンシャル井戸を維持するように構成及び適合される。第１の手段は、１つ以上の実質的に二次のポテンシャル井戸をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合され得る。あるいは、第１の手段は、１つ以上の実質的に二次でないポテンシャル井戸をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合され得る。
【００１９】
好ましくは、第１の手段は、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は１００％に沿って１つ以上のポテンシャル井戸を維持するように構成及び適合される。好適な実施形態によると、第１の手段は、（ｉ）＜１０Ｖ、（ｉｉ）１０〜２０Ｖ、（ｉｉｉ）２０〜３０Ｖ、（ｉｖ）３０〜４０Ｖ、（ｖ）４０〜５０Ｖ、（ｖｉ）５０〜６０Ｖ、（ｖｉｉ）６０〜７０Ｖ、（ｖｉｉｉ）７０〜８０Ｖ、（ｉｘ）８０〜９０Ｖ、（ｘ）９０〜１００Ｖ、及び（ｘｉ）＞１００Ｖからなる群から選択される深さを有する１つ以上のポテンシャル井戸を維持するように構成及び適合される。
【００２０】
好ましくは、第１の手段は、第１の動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さに沿って第１の位置に位置する極小を有する１つ以上のポテンシャル井戸を維持するように構成及び適合される。好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、イオン入射口及びイオン出射口を有し、第１の位置は、イオン入射口から下流に距離Ｌの位置にあり、及び／又はイオン出射口から上流に距離Ｌの位置にあり、Ｌは、（ｉ）＜２０ｍｍ、（ｉｉ）２０〜４０ｍｍ、（ｉｉｉ）４０〜６０ｍｍ、（ｉｖ）６０〜８０ｍｍ、（ｖ）８０〜１００ｍｍ、（ｖｉ）１００〜１２０ｍｍ、（ｖｉｉ）１２０〜１４０ｍｍ、（ｖｉｉｉ）１４０〜１６０ｍｍ、（ｉｘ）１６０〜１８０ｍｍ、（ｘ）１８０〜２００ｍｍ、及び（ｘｉ）＞２００ｍｍからなる群から選択される。
【００２１】
好適な実施形態によると、第１の手段は、１つ以上のＤＣ電圧を電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は１００％に供給する１つ以上のＤＣ電圧源を備える。好ましくは、第１の手段は、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って変化又は増加する電界強度を有する電界を提供するように構成及び適合される。
【００２２】
好ましくは、第１の手段は、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は１００％に沿って変化又は増加する電界強度を有する電界を提供するように構成及び適合される。
【００２３】
好ましくは、第２の手段は、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は１００％に沿って経時変化する均一な軸方向電界を維持するように構成及び適合される。好適な実施形態によると、第２の手段は、１つ以上のＤＣ電圧を電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は１００％に供給する１つ以上のＤＣ電圧源を備える。
【００２４】
好ましくは、第２の手段は、第１の動作モードにおいて、任意の時点で、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って、実質的に一定の電界強度を有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される。好ましくは、第２の手段は、第１の動作モードにおいて、任意の時点で、イオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は１００％に沿って、実質的に一定の電界強度を有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される。
【００２５】
好ましくは、第２の手段は、第１の動作モードにおいて、経時変化する電界強度を有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される。好ましくは、第２の手段は、第１の動作モードにおいて、少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は１００％だけ経時変化する電界強度を有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される。
【００２６】
好ましくは、第２の手段は、第１の動作モードにおいて、方向が経時変化する軸方向電界を生成するように構成及び適合される。好ましくは、第２の手段は、経時変化するオフセットを有する軸方向電界を生成するように構成及び適合される。
【００２７】
第２の手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界を、第１の周波数ｆ1を用いて、又はそれにおいて変化させるように構成及び適合され得る。ｆ1は、（ｉ）＜５ｋＨｚ、（ｉｉ）５〜１０ｋＨｚ、（ｉｉｉ）１０〜１５ｋＨｚ、（ｉｖ）１５〜２０ｋＨｚ、（ｖ）２０〜２５ｋＨｚ、（ｖｉ）２５〜３０ｋＨｚ、（ｖｉｉ）３０〜３５ｋＨｚ、（ｖｉｉｉ）３５〜４０ｋＨｚ、（ｉｘ）４０〜４５ｋＨｚ、（ｘ）４５〜５０ｋＨｚ、（ｘｉ）５０〜５５ｋＨｚ、（ｘｉｉ）５５〜６０ｋＨｚ、（ｘｉｉｉ）６０〜６５ｋＨｚ、（ｘｉｖ）６５〜７０ｋＨｚ、（ｘｖ）７０〜７５ｋＨｚ、（ｘｖｉ）７５〜８０ｋＨｚ、（ｘｖｉｉ）８０〜８５ｋＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）８５〜９０ｋＨｚ、（ｘｉｘ）９０〜９５ｋＨｚ、（ｘｘ）９５〜１００ｋＨｚ、及び（ｘｘｉ）＞１００ｋＨｚからなる群から選択される。好ましくは、第１の周波数ｆ1は、イオンガイド又はイオントラップ内のイオントラップ領域内に位置するイオンのうちの少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％又は１００％の共鳴周波数又は基本調和振動数よりも大きい。好適な実施形態によると、第１の周波数ｆ1は、イオンガイド又はイオントラップ内のイオントラップ領域内に位置するイオンのうちの少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％又は１００％の共鳴周波数又は基本調和振動数よりも少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、１００％、１１０％、１２０％、１３０％、１４０％、１５０％、１６０％、１７０％、１８０％、１９０％、２００％、２５０％、３００％、３５０％、４００％、４５０％、又は５００％だけ大きい。
【００２８】
好適な実施形態によると、前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅を変更及び／又は変化ならびに／あるいはスキャンするように構成及び適合される。好ましくは、前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅を増加するように構成及び適合される。前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅を、実質的に連続的及び／又は線形的及び／又は漸進的及び／又は規則的に増加するように構成及び適合され得る。あるいは、前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振幅を、実質的に不連続的及び／又は非線形的及び／又は非漸進的及び／又は不規則的に増加するように構成及び適合される。
【００２９】
好ましくは、前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振動又は変調の周波数を変更及び／又は変化ならびに／あるいはスキャンするように構成及び適合される。前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振動又は変調の周波数を低減するように構成及び適合され得る。前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振動又は変調の周波数を、実質的に連続的及び／又は線形的及び／又は漸進的及び／又は規則的に低減するように構成及び適合され得る。あるいは、前記排出手段は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界の振動又は変調の周波数を、実質的に不連続的及び／又は非線形的及び／又は非漸進的及び／又は不規則的に低減するように構成及び適合される。
【００３０】
好適な実施形態によると、排出手段は、イオンをイオンガイド又はイオントラップから質量選択的に排出するように構成及び適合される。好ましくは、排出手段は、第１の動作モードにおいて、第１の質量電荷比カットオフより低い質量電荷比を有する実質的にすべてのイオンがイオンガイド又はイオントラップのイオントラップ領域から排出されるように構成及び適合される。
【００３１】
好適な実施形態によると、排出手段は、第１の動作モードにおいて、第１の質量電荷比カットオフより高い質量電荷比を有する実質的にすべてのイオンがイオンガイド又はイオントラップのイオントラップ領域内に残るか、貯留されるか、又は閉じ込められるように構成及び適合される。好ましくは、第１の質量電荷比カットオフは、（ｉ）＜１００、（ｉｉ）１００〜２００、（ｉｉｉ）２００〜３００、（ｉｖ）３００〜４００、（ｖ）４００〜５００、（ｖｉ）５００〜６００、（ｖｉｉ）６００〜７００、（ｖｉｉｉ）７００〜８００、（ｉｘ）８００〜９００、（ｘ）９００〜１０００、（ｘｉ）１０００〜１１００、（ｘｉｉ）１１００〜１２００、（ｘｉｉｉ）１２００〜１３００、（ｘｉｖ）１３００〜１４００、（ｘｖ）１４００〜１５００、（ｘｖｉ）１５００〜１６００、（ｘｖｉｉ）１６００〜１７００、（ｘｖｉｉｉ）１７００〜１８００、（ｘｉｘ）１８００〜１９００、（ｘｘ）１９００〜２０００、及び（ｘｘｉ）＞２０００からなる群から選択される範囲にある。
【００３２】
好ましくは、排出手段は、第１の質量電荷比カットオフを増加するように構成及び適合される。排出手段は、第１の質量電荷比カットオフを実質的に連続的及び／又は線形的及び／又は漸進的及び／又は規則的に増加するように構成及び適合され得る。あるいは、排出手段は、第１の質量電荷比カットオフを実質的に不連続的及び／又は非線形的及び／又は非漸進的及び／又は不規則的に増加するように構成及び適合され得る。
【００３３】
好適な実施形態によると、排出手段は、第１の動作モードにおいて、イオンを実質的に軸方向にイオンガイド又はイオントラップから排出するように構成及び適合される。好ましくは、イオンは、イオンガイド又はイオントラップ内のイオントラップ領域内にトラップされるか、又は軸方向に閉じ込められるように構成され、イオントラップ領域は長さｌを有し、ｌは、（ｉ）＜２０ｍｍ、（ｉｉ）２０〜４０ｍｍ、（ｉｉｉ）４０〜６０ｍｍ、（ｉｖ）６０〜８０ｍｍ、（ｖ）８０〜１００ｍｍ、（ｖｉ）１００〜１２０ｍｍ、（ｖｉｉ）１２０〜１４０ｍｍ、（ｖｉｉｉ）１４０〜１６０ｍｍ、（ｉｘ）１６０〜１８０ｍｍ、（ｘ）１８０〜２００ｍｍ、及び（ｘｉ）＞２００ｍｍからなる群から選択される。
【００３４】
好ましくは、イオントラップ又はイオンガイドは、リニアイオントラップ又はイオンガイドを備える。
【００３５】
一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、多重極ロッドセットイオンガイド又はイオントラップを備える。イオンガイド又はイオントラップは、四重極、六重極、八重極又はより高次の多重極ロッドセットを備え得る。好ましくは、複数の電極は、（ｉ）おおよそ又は実質的に円形状、（ｉｉ）おおよそ又は実質的に双曲線形状、（ｉｉｉ）おおよそ又は実質的に弓状又は部分円形状、及び（ｉｖ）おおよそ又は実質的に長方形状又は正方形状からなる群から選択される断面を有する。好ましくは、多重極ロッドセットイオンガイド又はイオントラップによって描かれる内接半径は、（ｉ）＜１ｍｍ、（ｉｉ）１〜２ｍｍ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ、（ｉｖ）３〜４ｍｍ、（ｖ）４〜５ｍｍ、（ｖｉ）５〜６ｍｍ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ、（ｉｘ）８〜９ｍｍ、（ｘ）９〜１０ｍｍ、及び（ｘｉ）＞１０ｍｍからなる群から選択される。
【００３６】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、軸方向にセグメント化されるか、又は複数の軸方向セグメントを備える。イオンガイド又はイオントラップは、ｘの軸方向セグメントを備え得る。ｘは、（ｉ）＜１０、（ｉｉ）１０〜２０、（ｉｉｉ）２０〜３０、（ｉｖ）３０〜４０、（ｖ）４０〜５０、（ｖｉ）５０〜６０、（ｖｉｉ）６０〜７０、（ｖｉｉｉ）７０〜８０、（ｉｘ）８０〜９０、（ｘ）９０〜１００、及び（ｘｉ）＞１００からなる群から選択される。好ましくは、各軸方向セグメントは、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０又は＞２０の電極を備える。好ましくは、軸方向セグメントのうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は１００％の軸方向長さは、（ｉ）＜１ｍｍ、（ｉｉ）１〜２ｍｍ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ、（ｉｖ）３〜４ｍｍ、（ｖ）４〜５ｍｍ、（ｖｉ）５〜６ｍｍ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ、（ｉｘ）８〜９ｍｍ、（ｘ）９〜１０ｍｍ、及び（ｘｉ）＞１０ｍｍからなる群から選択される。
【００３７】
好ましくは、軸方向セグメントのうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は１００％の間隔は、（ｉ）＜１ｍｍ、（ｉｉ）１〜２ｍｍ、（ｉｉｉ）２〜３ｍｍ、（ｉｖ）３〜４ｍｍ、（ｖ）４〜５ｍｍ、（ｖｉ）５〜６ｍｍ、（ｖｉｉ）６〜７ｍｍ、（ｖｉｉｉ）７〜８ｍｍ、（ｉｘ）８〜９ｍｍ、（ｘ）９〜１０ｍｍ、及び（ｘｉ）＞１０ｍｍからなる群から選択される。
【００３８】
一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、複数の非伝導性、絶縁性又はセラミックのロッド、突起又はデバイスを備える。イオンガイド又はイオントラップは、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０又は＞２０のロッド、突起又はデバイスを備える。好ましくは、複数の非伝導性、絶縁性又はセラミックのロッド、突起又はデバイスは、ロッド、突起又はデバイスの上、周辺、隣、上方又は近傍に配置される１つ以上の抵抗性又は伝導性のコーティング、層、電極、フィルム又は表面をさらに備える。
【００３９】
一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、開口を有する複数の電極を備え得る。イオンは、使用時に、開口を通って移送される。好ましくは、電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は１００％は、実質的に同じ大きさであるか、又は実質的に同じ面積である開口を有する。あるいは、電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は１００％は、イオンガイド又はイオントラップの軸に沿った方向に、大きさ又は面積が漸進的により大きくなるか及び／又はより小さくなる開口を有する。
【００４０】
一実施形態によると、電極のうちの少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％又は１００％は、（ｉ）≦１．０ｍｍ、（ｉｉ）≦２．０ｍｍ、（ｉｉｉ）≦３．０ｍｍ、（ｉｖ）≦４．０ｍｍ、（ｖ）≦５．０ｍｍ、（ｖｉ）≦６．０ｍｍ、（ｖｉｉ）≦７．０ｍｍ、（ｖｉｉｉ）≦８．０ｍｍ、（ｉｘ）≦９．０ｍｍ、（ｘ）≦１０．０ｍｍ、及び（ｘｉ）＞１０．０ｍｍからなる群から選択される内径又は寸法を有する開口を有する。
【００４１】
一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、複数のプレート又はメッシュ電極を備え得る。前記電極のうちの少なくともいくつかは、使用時にイオンが走行する平面内に概して配置される。好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、複数のプレート又はメッシュ電極を備え、電極のうちの少なくとも５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％又は１００％は、使用時にイオンが走行する平面内に概して配置される。イオンガイド又はイオントラップは、少なくとも２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０又は＞２０のプレート又はメッシュ電極を備え得る。好ましくは、プレート又はメッシュ電極は、（ｉ）５ｍｍ以下、（ｉｉ）４．５ｍｍ以下、（ｉｉｉ）４ｍｍ以下、（ｉｖ）３．５ｍｍ以下、（ｖ）３ｍｍ以下、（ｖｉ）２．５ｍｍ以下、（ｖｉｉ）２ｍｍ以下、（ｖｉｉｉ）１．５ｍｍ以下、（ｉｘ）１ｍｍ以下、（ｘ）０．８ｍｍ以下、（ｘｉ）０．６ｍｍ以下、（ｘｉｉ）０．４ｍｍ以下、（ｘｉｉｉ）０．２ｍｍ以下、（ｘｉｖ）０．１ｍｍ以下、及び（ｘｖ）０．２５ｍｍ以下からなる群から選択される厚さを有する。
【００４２】
好ましくは、プレート又はメッシュ電極は、（ｉ）５ｍｍ以下、（ｉｉ）４．５ｍｍ以下、（ｉｉｉ）４ｍｍ以下、（ｉｖ）３．５ｍｍ以下、（ｖ）３ｍｍ以下、（ｖｉ）２．５ｍｍ以下、（ｖｉｉ）２ｍｍ以下、（ｖｉｉｉ）１．５ｍｍ以下、（ｉｘ）１ｍｍ以下、（ｘ）０．８ｍｍ以下、（ｘｉ）０．６ｍｍ以下、（ｘｉｉ）０．４ｍｍ以下、（ｘｉｉｉ）０．２ｍｍ以下、（ｘｉｖ）０．１ｍｍ以下、及び（ｘｖ）０．２５ｍｍ以下からなる群から選択される距離の間隔を互いにおいて配置される。
【００４３】
一実施形態によると、プレート又はメッシュ電極は、ＡＣ又はＲＦ電圧が供給される。好ましくは、隣接するプレート又はメッシュ電極は、ＡＣ又はＲＦ電圧の互いに逆の位相が供給される。ＡＣ又はＲＦ電圧は、（ｉ）＜１００ｋＨｚ、（ｉｉ）１００〜２００ｋＨｚ、（ｉｉｉ）２００〜３００ｋＨｚ、（ｉｖ）３００〜４００ｋＨｚ、（ｖ）４００〜５００ｋＨｚ、（ｖｉ）０．５〜１．０ＭＨｚ、（ｖｉｉ）１．０〜１．５ＭＨｚ、（ｖｉｉｉ）１．５〜２．０ＭＨｚ、（ｉｘ）２．０〜２．５ＭＨｚ、（ｘ）２．５〜３．０ＭＨｚ、（ｘｉ）３．０〜３．５ＭＨｚ、（ｘｉｉ）３．５〜４．０ＭＨｚ、（ｘｉｉｉ）４．０〜４．５ＭＨｚ、（ｘｉｖ）４．５〜５．０ＭＨｚ、（ｘｖ）５．０〜５．５ＭＨｚ、（ｘｖｉ）５．５〜６．０ＭＨｚ、（ｘｖｉｉ）６．０〜６．５ＭＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）６．５〜７．０ＭＨｚ、（ｘｉｘ）７．０〜７．５ＭＨｚ、（ｘｘ）７．５〜８．０ＭＨｚ、（ｘｘｉ）８．０〜８．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｉ）８．５〜９．０ＭＨｚ、（ｘｘｉｉｉ）９．０〜９．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｖ）９．５〜１０．０ＭＨｚ、及び（ｘｘｖ）＞１０．０ＭＨｚからなる群から選択される周波数を有する。好ましくは、ＡＣ又はＲＦ電圧の振幅は、（ｉ）＜５０Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｉｉ）５０〜１００Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｉｉｉ）１００〜１５０Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｉｖ）１５０〜２００Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｖ）２００〜２５０Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｖｉ）２５０〜３００Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｖｉｉ）３００〜３５０Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｖｉｉｉ）３５０〜４００Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｉｘ）４００〜４５０Ｖピーク・トゥ・ピーク、（ｘ）４５０〜５００Ｖピーク・トゥ・ピーク、及び（ｘｉ）＞５００Ｖピーク・トゥ・ピークからなる群から選択される。
【００４４】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、イオンガイド又はイオントラップの第１側に配置される第１の外側プレート電極及びイオンガイド又はイオントラップの第２側に配置される第２の外側プレート電極をさらに備える。好ましくは、第１の外側プレート電極及び／又は第２の外側プレート電極に、ＡＣ又はＲＦ電圧が印加されるプレート又はメッシュ電極の平均電圧に対するバイアスＤＣ電圧をバイアスするバイアス手段をさらに備える。好ましくは、バイアス手段は、第１の外側プレート電極及び／又は第２の外側プレート電極に、（ｉ）＜−１０Ｖ、（ｉｉ）−９〜−８Ｖ、（ｉｉｉ）−８〜−７Ｖ、（ｉｖ）−７〜−６Ｖ、（ｖ）−６〜−５Ｖ、（ｖｉ）−５〜−４Ｖ、（ｖｉｉ）−４〜−３Ｖ、（ｖｉｉｉ）−３〜−２Ｖ、（ｉｘ）−２〜−１Ｖ、（ｘ）−１〜０Ｖ、（ｘｉ）０〜１Ｖ、（ｘｉｉ）１〜２Ｖ、（ｘｉｉｉ）２〜３Ｖ、（ｘｉｖ）３〜４Ｖ、（ｘｖ）４〜５Ｖ、（ｘｖｉ）５〜６Ｖ、（ｘｖｉｉ）６〜７Ｖ、（ｘｖｉｉｉ）７〜８Ｖ、（ｘｉｘ）８〜９Ｖ、（ｘｘ）９〜１０Ｖ、及び（ｘｘｉ）＞１０Ｖからなる群から選択される電圧をバイアスするように構成及び適合される。
【００４５】
好ましくは、第１の外側プレート電極及び／又は第２の外側プレート電極は、使用時に、ＤＣのみの電圧が供給される。あるいは、第１の外側プレート電極及び／又は第２の外側プレート電極は、使用時に、ＡＣ又はＲＦのみの電圧が供給され得る。別の実施形態によると、第１の外側プレート電極及び／又は第２の外側プレート電極は、使用時に、ＤＣ及びＡＣ又はＲＦ電圧が供給され得る。
【００４６】
一実施形態によると、１つ以上の絶縁体層が複数のプレート又はメッシュ電極の間に散在、配置、交互配置又はデポジットされる。
【００４７】
イオンガイド又はイオントラップは、実質的に曲線状又は非直線状のイオンガイド又はイオントラップ領域を備え得る。
【００４８】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、複数の軸方向セグメントを備える。好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５又は１００の軸方向セグメントを備える。
【００４９】
一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、実質的に円形状、楕円状、正方形状、長方形状、規則的又は不規則的断面を有し得る。イオンガイド又はイオントラップは、イオンガイド領域に沿って大きさ及び／又は形状及び／又は幅及び／又は高さ及び／又は長さが変化するイオンガイド領域を有し得る。
【００５０】
一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は＞１０の電極を備え得る。好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、少なくとも（ｉ）１０〜２０の電極、（ｉｉ）２０〜３０の電極、（ｉｉｉ）３０〜４０の電極、（ｉｖ）４０〜５０の電極、（ｖ）５０〜６０の電極、（ｖｉ）６０〜７０の電極、（ｖｉｉ）７０〜８０の電極、（ｖｉｉｉ）８０〜９０の電極、（ｉｘ）９０〜１００の電極、（ｘ）１００〜１１０の電極、（ｘｉ）１１０〜１２０の電極、（ｘｉｉ）１２０〜１３０の電極、（ｘｉｉｉ）１３０〜１４０の電極、（ｘｉｖ）１４０〜１５０の電極、又は（ｘｖ）＞１５０の電極を備える。
【００５１】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、（ｉ）＜２０ｍｍ、（ｉｉ）２０〜４０ｍｍ、（ｉｉｉ）４０〜６０ｍｍ、（ｉｖ）６０〜８０ｍｍ、（ｖ）８０〜１００ｍｍ、（ｖｉ）１００〜１２０ｍｍ、（ｖｉｉ）１２０〜１４０ｍｍ、（ｖｉｉｉ）１４０〜１６０ｍｍ、（ｉｘ）１６０〜１８０ｍｍ、（ｘ）１８０〜２００ｍｍ、及び（ｘｉ）＞２００ｍｍからなる群から選択される長さを有する。
【００５２】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップを、（ｉ）＜１．０×１０-1ｍｂａｒ、（ｉｉ）＜１．０×１０-2ｍｂａｒ、（ｉｉｉ）＜１．０×１０-3ｍｂａｒ、（ｉｖ）＜１．０×１０-4ｍｂａｒ、（ｖ）＜１．０×１０-5ｍｂａｒ、（ｖｉ）＜１．０×１０-6ｍｂａｒ、（ｖｉｉ）＜１．０×１０-7ｍｂａｒ、（ｖｉｉｉ）＜１．０×１０-8ｍｂａｒ、（ｉｘ）＜１．０×１０-9ｍｂａｒ、（ｘ）＜１．０×１０-10ｍｂａｒ、（ｘｉ）＜１．０×１０-11ｍｂａｒ、及び（ｘｉｉ）＜１．０×１０-12ｍｂａｒからなる群から選択される圧力に維持するように構成及び適合される手段をさらに備える。
【００５３】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップを、（ｉ）＞１．０×１０-3ｍｂａｒ、（ｉｉ）＞１．０×１０-2ｍｂａｒ、（ｉｉｉ）＞１．０×１０-1ｍｂａｒ、（ｉｖ）＞１ｍｂａｒ、（ｖ）＞１０ｍｂａｒ、（ｖｉ）＞１００ｍｂａｒ、（ｖｉｉ）＞５．０×１０-3ｍｂａｒ、（ｖｉｉｉ）＞５．０×１０-2ｍｂａｒ、（ｉｘ）１０-3〜１０-2ｍｂａｒ、及び（ｘ）１０-4〜１０-1ｍｂａｒからなる群から選択される圧力に維持するように構成及び適合される手段をさらに備える。
【００５４】
好ましくは、動作モードにおいて、イオンは、イオンガイド又はイオントラップ内において、トラップされるが、実質的にフラグメンテーションされない。一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを衝突冷却又は実質的に熱化するように構成及び適合される手段をさらに備える。好ましくは、イオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを衝突冷却又は熱化するように構成及び適合される手段は、イオンがイオンガイド又はイオントラップから排出される前及び／又は後にイオンを衝突冷却又は実質的に熱化するように構成される。
【００５５】
一実施形態によると、好ましくは、イオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを実質的にフラグメンテーションするように構成及び適合されるフラグメンテーション手段をさらに備える。好ましくは、フラグメンテーション手段は、衝突誘起解離（「ＣＩＤ」）によってイオンをフラグメンテーションするように構成及び適合される。好ましさの劣る好ましい実施形態によると、フラグメンテーション手段は、表面誘起解離（「ＳＩＤ」）によってイオンをフラグメンテーションするように構成及び適合され得る。
【００５６】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、第２の動作モードにおいて、イオンをイオンガイド又はイオントラップから共鳴により、及び／又は質量選択的に排出するように構成及び適合される。
【００５７】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、第２の動作モードにおいて、イオンをイオンガイド又はイオントラップからイオン軸方向及び／又は半径方向に排出するように構成及び適合される。
【００５８】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、第２の動作モードにおいて、質量選択的不安定性によってイオンを排出するために、電極に印加されるＡＣ又はＲＦ電圧の周波数及び／又は振幅を調節するように構成及び適合される。
【００５９】
一実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、第２の動作モードにおいて、イオンを共鳴による排出によって排出するために、ＡＣ又はＲＦ補助波形又は電圧を複数の電極に重ね合わせるように構成及び適合される。
【００６０】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、第２の動作モードにおいて、イオンを排出するために、ＤＣバイアス電圧を複数の電極に印加するように構成及び適合される。
【００６１】
一実施形態によると、さらなる動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップは、イオンが質量選択的に及び／又は共鳴によらずにイオンガイド又はイオントラップから排出されることなく、イオンを移送するか、又はイオンを格納するように構成される。
【００６２】
さらなる動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップは、イオンを質量フィルタリング又は質量分析するように構成され得る。
【００６３】
一実施形態によると、さらなる動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップは、イオンをイオンガイド又はイオントラップから質量選択的に及び／又は共鳴によらずに排出することなく衝突又はフラグメンテーションセルとして作用するように構成され得る。
【００６４】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいて、イオンガイド又はイオントラップ内で、イオンガイド又はイオントラップの入射口及び／又は中心及び／又は出射口に最も近い１つ以上の位置にイオンを格納又はトラップするように構成及び適合される手段をさらに備える。
【００６５】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、動作モードにおいてイオンをイオンガイド又はイオントラップ内にトラップし、イオンをイオンガイド又はイオントラップの入射口及び／又は中心及び／又は出射口に向かって漸進的に移動させるように構成及び適合される手段をさらに備える。
【００６６】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、１つ以上の過渡ＤＣ電圧又は１つ以上の過渡ＤＣ電圧波形を最初に第１の軸方向位置において電極に印加し、１つ以上の過渡ＤＣ電圧又は１つ以上の過渡ＤＣ電圧波形は、次いでその後にイオンガイド又はイオントラップに沿う第２、次いで第３の異なる軸方向位置に与えられるように構成及び適合される手段をさらに備える。
【００６７】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、イオンをイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿ってアージ（urge）するために、１つ以上の過渡ＤＣ電圧又は１つ以上の過渡ＤＣ電圧波形をイオンガイド又はイオントラップの一端からイオンガイド又はイオントラップの別の端部へ印加、移動又は平行移動するように構成及び適合される手段をさらに備える。好ましくは、１つ以上の過渡ＤＣ電圧は、（ｉ）ポテンシャルの山又は障壁、（ｉｉ）ポテンシャル井戸、（ｉｉｉ）多重ポテンシャルの山又は障壁、（ｉｖ）多重ポテンシャル井戸、（ｖ）ポテンシャル山又は障壁及びポテンシャル井戸の組み合わせ、又は（ｖｉ）多重ポテンシャル山又は障壁及び多重ポテンシャル井戸の組み合わせを生成する。
【００６８】
一実施形態によると、１つ以上の過渡ＤＣ電圧波形は、繰り返し波形又は方形波を備える。
【００６９】
一実施形態によると、好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、１つ以上のトラップ静電又はＤＣポテンシャルをイオンガイド又はイオントラップの第１の端部及び／又は第２の端部において印加するように構成される手段をさらに備える。
【００７０】
好ましくは、イオンガイド又はイオントラップは、１つ以上のトラップ静電ポテンシャルをイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さに沿って印加するように構成される手段をさらに備える。
【００７１】
本発明の別の態様によると、上記のようなイオンガイド又はイオントラップを備える質量分析計が提供される。
【００７２】
好ましくは、質量分析計は、（ｉ）エレクトロスプレーイオン化（「ＥＳＩ」）イオン源、（ｉｉ）大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）イオン源、（ｉｉｉ）大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）イオン源、（ｉｖ）マトリックス支援レーザ脱離イオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源、（ｖ）レーザ脱離イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源、（ｖｉ）大気圧イオン化（「ＡＰＩ」）イオン源、（ｖｉｉ）シリコンを用いた脱離イオン化（「ＤＩＯＳ」）イオン源、（ｖｉｉｉ）電子衝突（「ＥＩ」）イオン源、（ｉｘ）化学イオン化（「ＣＩ」）イオン源、（ｘ）電界イオン化（「ＦＩ」）イオン源、（ｘｉ）電界脱離（「ＦＤ」）イオン源、（ｘｉｉ）誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）イオン源、（ｘｉｉｉ）高速原子衝撃（「ＦＡＢ」）イオン源、（ｘｉｖ）液体二次イオン質量分析（「ＬＳＩＭＳ」）イオン源、（ｘｖ）脱離エレクトロスプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源、（ｘｖｉ）ニッケル−６３放射性イオン源、（ｘｖｉｉ）大気圧マトリックス支援レーザ脱離イオン化イオン源、及び（ｘｖｉｉｉ）熱スプレーイオン源からなる群から選択されるイオン源をさらに備える。
【００７３】
好ましくは、質量分析計は、連続又はパルス化イオン源をさらに備える。
【００７４】
好ましくは、質量分析計は、イオンガイド又はイオントラップの上流及び／又は下流に配置される１つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップをさらに備える。好ましくは、１つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップは、１つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを衝突冷却又は実質的に熱化するように構成及び適合される。１つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップは、イオンがイオンガイド又はイオントラップへ導入される前及び／又は後に１つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを衝突冷却又は実質的に熱化するように構成及び適合され得る。
【００７５】
一実施形態によると、質量分析計は、イオンを１つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップからイオンガイド又はイオントラップ内へ導入、軸方向に注入若しくは排出、半径方向に注入若しくは排出、移送、又はパルス化するように構成及び適合される手段をさらに備える。
【００７６】
質量分析計は、イオンをイオンガイド又はイオントラップ内へ導入、軸方向に注入若しくは排出、半径方向に注入若しくは排出、移送、又はパルス化するように構成及び適合される手段をさらに備え得る。
【００７７】
質量分析計は、１つ以上のさらなるイオンガイド又はイオントラップ内においてイオンを実質的にフラグメンテーションするように構成及び適合される手段をさらに備え得る。
【００７８】
好ましくは、質量分析計は、イオンガイド又はイオントラップの上流及び／又は下流に配置される１つ以上のイオン検出器をさらに備える。好ましくは、質量分析計は、イオンガイド又はイオントラップの下流及び／又は上流に配置される質量分析器をさらに備える。好ましくは、質量分析器は、（ｉ）フーリエ変換（「ＦＴ」）質量分析器、（ｉｉ）フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（「ＦＴＩＣＲ」）質量分析器、（ｉｉｉ）飛行時間（「ＴＯＦ」）質量分析器、（ｉｖ）直交加速度飛行時間（「ｏａＴＯＦ」）質量分析器、（ｖ）軸方向加速度飛行時間質量分析器、（ｖｉ）扇形磁場質量分析計、（ｖｉｉ）ポール又は３Ｄ四重極質量分析器、（ｖｉｉｉ）２Ｄ又は直線四重極質量分析器、（ｉｘ）ペニングトラップ質量分析器、（ｘ）イオントラップ質量分析器、（ｘｉ）フーリエ変換オービトラップ、（ｘｉｉ）静電フーリエ変換質量分析計、及び（ｘｉｉｉ）四重極質量分析器からなる群から選択される。
【００７９】
本発明の別の態様によると、
複数の電極を備えるイオンガイド又はイオントラップを準備するステップと、
少なくともいくつかのイオンをイオンガイド又はイオントラップ内に半径方向に閉じ込めるために、ＡＣ又はＲＦ電圧を複数の電極のうちの少なくともいくつかに印加するステップと、
第１の動作モードにおいて、１つ以上のＤＣ、実若しくは静的ポテンシャル井戸又は実質的に静的で不均一な電界をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するステップと、
第１の動作モードにおいて、経時変化する実質的に均一な軸方向電界をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するステップと、
少なくともいくつかのイオンをイオンガイド又はイオントラップのトラップ領域から実質的に共鳴によらずに排出し、同時に他のイオンはイオンガイド又はイオントラップのトラップ領域域内に実質的にトラップされたままになるように構成されるステップと
を含むイオンガイド又はトラップ方法が提供される。
【００８０】
本発明の別の態様によると、上記のイオンガイド又はトラップ方法を含む質量分析の方法が提供される。
【００８１】
本発明の別の態様によると、
複数の電極と、
第１の動作モードにおいて、１つ以上のＤＣ、実若しくは静的ポテンシャル井戸又は実質的に静的で不均一な電界をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される第１の手段と、
第１の動作モードにおいて、経時変化する実質的に均一な軸方向電界をイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持するように構成及び適合される第２の手段と、
を備えるイオンガイド又はイオントラップが提供される。
【００８２】
本発明の別の態様によると、リニアイオンガイド又はイオントラップであって、イオンをイオンガイド又はイオントラップから実質的に共鳴によらずに質量選択的に排出し、同時に他のイオンは、イオンガイド又はイオントラップ内にトラップされたままであるように構成及び適合される手段を備えるリニアイオンガイド又はイオントラップが提供される。
【００８３】
本発明の別の態様によると、イオンをイオンガイド又はイオントラップから実質的に共鳴によらずに質量選択的に排出し、同時に他のイオンをイオンガイド又はイオントラップ内にトラップするステップを備えるイオンガイド又はトラップ方法が提供される。
【００８４】
好適な実施形態は、イオンをイオンガイド又はイオントラップの軸のまわりに半径方向に閉じ込めるためにＡＣ又はＲＦ電圧がイオンガイド又はイオントラップを形成する電極に印加されるリニアイオンガイド又はイオントラップに関する。
【００８５】
好ましくは、静的なＤＣ軸方向ポテンシャル井戸が好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持される。好ましくは、イオンは、使用時に、静的な軸方向ポテンシャル井戸内にトラップされるように構成される。
【００８６】
好適な実施形態によると、さらなる経時変化する均一な軸方向電界は、好ましくはイオンガイド又はイオントラップの軸方向長さの少なくとも一部に沿って維持され、好ましくは静的なＤＣ軸方向ポテンシャル井戸の長さと沿って又は交差して実質的に維持される。
【００８７】
経時変化する均一な軸方向電界は、好ましくは好適なイオンガイド又はイオントラップのイオントラップ領域に沿って実質的に一定のままである電界強度を有する。しかし、好ましくは、印加される電界の大きさは、経時変化する。
【００８８】
好ましくは、経時変化する均一な軸方向電界は、ＤＣ電圧を好適なイオンガイド又はイオントラップを形成する電極に印加することによって提供される。不均一なＡＣ又はＲＦ電圧波形を好適なイオンガイド又はイオントラップの長さに沿って印加することによって、軸方向に不均一な経時変化する電界が生成され、したがって、そのような構成は、本発明の範囲内にあるとは意図されないことが理解される。
【００８９】
静的なＤＣポテンシャル井戸と組み合わせて上記好適な実施形態による経時変化する均一な軸方向電界を印加することによって、異なる質量電荷比を有するイオンは、好適なイオンガイド又はイオントラップの軸に沿って振動する。イオンは、イオンの質量電荷比に応じた異なる特性振幅で振動する。この原理によって、イオンは、好適なイオンガイド又はイオントラップから実質的に共鳴によらずに排出されることが可能となる。
【００９０】
イオンは、イオンの軸方向振動の最大振幅を漸進的に増加することによって好適なイオンガイド又はイオントラップから排出され得る。好ましくは、比較的低い質量電荷比を有するイオンは、これらのイオンが静的なポテンシャル井戸の閉じ込めから抜け出せる程度に十分大きな振幅で軸方向に振動するようにされ得る。このように、これらのイオンは、好適なイオンガイド又はイオントラップのイオントラップ領域から軸方向に排出されるようになる。したがって、好ましくは、イオンは、好適なイオンガイド又はイオントラップから軸方向にかつ実質的に共鳴によらずに質量選択的に排出される。すなわち、イオンは、イオンの固有共鳴又は基本共鳴周波数に対応する周波数を有する電圧でイオンを励起することによっては、好適なイオンガイド又はイオントラップから排出されない。
【００９１】
あくまでも例示を目的として、二次ポテンシャル井戸がイオンガイド又はイオントラップの長さに沿って提供され、次いで二次ポテンシャル井戸の位置が変調される第１の構成が考えられ、より詳細に記載される。これは、静的な軸方向ポテンシャル井戸を提供する必要がある本発明の上記実施形態とは対照的である。第１の構成にかかるポテンシャルプロフィールは、二次ポテンシャル井戸がイオンガイド又はイオントラップに一方の側から他方の側へ軸方向イオントラップ領域を通って又は沿って継続して有効に通過されるように経時変化される。したがって、軸方向ＤＣポテンシャル井戸は、二次軸方向ポテンシャル井戸の極小が参照点のまわりを軸方向に振動するように変化すると考えられ得る。
【００９２】
第１の構成によると、二次ポテンシャル井戸の極小の位置は、異なる質量電荷比を有するイオンが好適なイオンガイド又はイオントラップの軸に沿って非共鳴周波数で異なる特性振幅で振動するように実質的に周期的に変化される。次いで、イオンの質量選択的非共鳴軸方向排出は、例えば、軸方向ＤＣポテンシャル井戸の周期的変調の周波数を変更することによって実現される。あるいは、軸方向ポテンシャル極小の振動振幅は、変化され得る。これによりイオンの軸方向振動の特性振幅を増加する。このように、イオンの軸方向振動の振幅は、所望の質量電荷比を有するイオンが軸方向イオントラップ領域を離れるようにされ、したがっては軸方向にイオンガイド又はイオントラップから排出されるように変化され得る。イオンは、イオンガイド又はイオントラップから順次排出され、イオン検出器によって検出され得る。これにより、質量スペクトルが生成できる。
【００９３】
第１の構成によると、二次軸方向ポテンシャル井戸の極小の位置は、実質的に対称に変調され得る。イオンは、二次ポテンシャル井戸の変調周波数及び二次ポテンシャル井戸内の運動の周波数に関連する軸方向運動を得るようにされる。
【００９４】
第１の構成によると、二次ポテンシャル井戸は、ポテンシャル井戸内にトラップされたイオンの特性基本共鳴又は第１の高調波周波数よりも実質的に高い周波数で変調される。したがって、第１の構成によると、イオンは、イオンガイド又はイオントラップから、共鳴により排出されるのではなく、共鳴によらずに排出されると考えられ得る。
【００９５】
好適な実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、多重極ロッドセットを備え得る。セグメント化四重極ロッドセットは、特に好適である。好適な実施形態において、好ましくは、イオンは、軸方向に好適なイオンガイド又はイオントラップに導入される。
【００９６】
好適なイオンガイド又はイオントラップは、他の公知のイオントラップと比較して特に有利である。好適な実施形態によると、軸方向ポテンシャル井戸の位置は変調される必要はないが、むしろ、好ましくは、軸方向ポテンシャル井戸は、静的である（例示を目的として記載の第１の構成と対照的である）。
【００９７】
好ましくは、イオンは、イオンガイド又はイオントラップの電極に印加され、イオンを半径方向にイオンガイド又はイオントラップ内に閉じ込めるように作用するＡＣ又はＲＦ電圧に直交して好適なイオンガイド又はイオントラップ内に導入される。これは、従来の３Ｄ又はポールイオントラップとは対照的である。
【００９８】
好適な実施形態によると、イオンは、軸方向及び半径方向の両方に好適なイオンガイド又はイオントラップトラップ内にトラップされる。次いで、イオンは、衝突ガスを好適なイオンガイド又はイオントラップ内に導入することによって、好適なイオンガイド又はイオントラップ内で熱エネルギーに冷却され得る。したがって、好適な実施形態によると、イオンは、質量選択軸方向非共鳴イオン排出の前に、好適なイオンガイド又はイオントラップ内で熱化され得る。
【００９９】
好ましくは、好適なイオンガイド又はイオントラップは、デバイスの軸方向の大きさについての物理的な制限は実質的にない。これにより、例えば、従来の３Ｄ又はポールイオントラップと比較して、はるかにより大きなポテンシャルイオントラップ容量を実現することができる。
【０１００】
他の実施形態によると、より高次の多重極ロッドセット又はイオントンネル若しくはイオンファネルイオンガイド若しくはイオントラップが使用され得る。
【０１０１】
好適な実施形態によると、適切な周波数及び大きさの励起波形がさらに好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域に沿って印加され得る。
【０１０２】
さらに、第１の構成にかかるイオン排出モードが上記好適な実施形態にかかるイオン排出モードと併せて使用され得るような好ましさの劣る好ましい実施形態が考えられる。
【０１０３】
好適なイオンガイド又はイオントラップは、他の公知のイオントラップ及び特に特許文献１１（米国特許５７８３８２４、日立製作所）に開示のイオントラップと比較して多くの重要な利点がある。１つの利点は、特許文献１に開示の構成とは対照的に、好適なイオンガイド又はイオントラップに沿って維持される軸方向ポテンシャル井戸が二次である必要がないことである。これは、好適なイオンガイド又はイオントラップからのイオン排出が共鳴によらない排出によるという点を強調する。
【０１０４】
好適なイオンガイド又はイオントラップは、さらなる動作モードにおいて、軸方向ＤＣポテンシャルが除去され得る。これにより好適なイオンガイド又はイオントラップをそのさらなる動作モードにおいて従来のイオンガイド、イオントラップ、質量フィルタ又は質量分析器として使用できるというさらなる利点を有する。
【０１０５】
好適な実施形態で使用され得る軸方向ポテンシャルの形態は限定されず、実際には多くの異なるポテンシャルプロフィールが使用され得る。例えば、複数の軸方向イオントラップ領域を有するポテンシャルプロフィールなどを含む。
【０１０６】
好適なイオンガイド又はイオントラップは、好適なイオンガイド又はイオントラップの軸に沿って維持されるポテンシャル井戸が、例えば、それぞれ異なる電圧に維持された多くの別々の電極を有する必要があることによる不完全性又は歪みを受ける場合でさえ、有効に動作可能である。真に連続で滑らかな軸方向ポテンシャルプロフィールを維持することは、実用上の実現が不可能でないにしても困難であることが理解される。したがって、好適な実施形態の重要な利点は、実質的に不規則又は不連続な軸方向ポテンシャル井戸が好適なイオンガイド又はイオントラップの長さに沿って維持される場合に好適なイオンガイド又はイオントラップの性能が影響を受けないことである。
【０１０７】
ここで本発明の種々の実施形態について、例示のみを目的として与えられるほかの構成とともに、添付の図面を参照し、あくまで例として、説明する。
【０１０８】
図１は、一実施形態にかかる好適なセグメント化ロッドセットイオンガイド又はイオントラップの断面図である。
【０１０９】
図２は、第１の例示構成にかかる好適なイオンガイド又はトラップの各セグメントに印加され、イオンガイド又はトラップの長さに沿って二次ポテンシャル井戸を形成するＤＣ又は静電ポテンシャルのプロットとともに示す、好適なセグメント化イオンガイド又はイオントラップの側面図である。
【０１１０】
図３は、好適なセグメント化イオンガイド又はイオントラップの各セグメントに印加されるＤＣ又は静電ポテンシャルを示す。ここで印加されたＤＣ又は静電ポテンシャルは、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域の境界における電界緩和効果を補償するように構成される。
【０１１１】
図４は、好適なセグメント化イオンガイド又はイオントラップの各セグメントに印加されるＤＣ又は静電ポテンシャルを示す。ここで印加されたＤＣ又は静電ポテンシャルは、イオンが軸方向イオントラップ中心領域を一旦抜け出すと、イオンはイオンガイド又はイオントラップの外に加速されるように構成される。
【０１１２】
図５は、軸方向二次ポテンシャル井戸の位置が変調される第１の例示構成にかかる、３つの異なる時点において、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域にわたり維持される軸方向ＤＣポテンシャルプロフィールを示す。
【０１１３】
図６は、図５を参照して記載する第１の例示構成について、３つの異なる時点において、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域に沿って維持される軸方向電界を示す。
【０１１４】
図７は、３つの異なる時点において、第１の例示構成にかかるイオンガイド又はイオントラップに沿って維持される軸方向ＤＣポテンシャルプロフィールの例を示し、ここで二次軸方向ポテンシャル井戸の位置が変調される。
【０１１５】
図８Ａは、イオンガイド又はイオントラップの軸に沿った、質量電荷比２００を有するイオンについてのイオン振動振幅を示し、図８Ｂは、イオンガイド又はイオントラップの軸に沿った、質量電荷比３００を有するイオンについてのイオン振動振幅を示し、図８Ｃは、イオンガイド又はイオントラップの軸に沿った、質量電荷比４００を有するイオンについてのイオン振動振幅を示す。
【０１１６】
図９Ａは、固定変調周波数における軸方向ポテンシャル井戸の極小の変位振幅をスキャンする際の、質量電荷比２００を有するイオンについての時間に対するイオンガイド又はイオントラップの軸に沿ったイオン運動の計算された振幅のプロットを示し、図９Ｂは、固定変調周波数における軸方向ポテンシャル井戸の極小の変位振幅をスキャンする際の、質量電荷比３００を有するイオンについての時間に対するイオンガイド又はイオントラップの軸に沿ったイオン運動の計算された振幅のプロットを示し、図９Ｃは、固定変調周波数における軸方向ポテンシャル井戸の極小の変位振幅をスキャンする際の、質量電荷比４００を有するイオンについての時間に対するイオンガイド又はイオントラップの軸に沿ったイオン運動の計算された振幅のプロットを示す。
【０１１７】
図１０は、第１の例示構成にかかる、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の軸方向変位振幅が時間の関数としてどのようにスキャンされ得るかを示す。
【０１１８】
図１１は、イオンガイド又はイオントラップについての簡略化された正規化安定性図を示す。
【０１１９】
本発明の種々の実施形態を、本発明の範囲内にあるとは意図されない第１の例示的構成の記載と合わせて、説明する。好適な実施形態によると、好ましくは、図１に示すように構成された双曲線形の電極を有するセグメント化四重極ロッドセットを好ましくは備えるイオンガイド又はイオントラップが提供される。好ましくは、四重極ロッドセットアセンブリ全体の一部を形成する各ロッドは、図２において示すように複数の軸方向セグメントに分割される。好ましくは、好適なイオンガイド又はイオントラップは、種々のセグメントの各々に印加されるＤＣ又は静電ポテンシャルが、所望の関数に緩和できるようにするために十分な数の軸方向セグメントを備える。
【０１２０】
図１は、好ましくは双曲線形の第１の電極又はロッド対１ａ、１ｂ及び双曲線形の第２の電極又はロッド対２ａ、２ｂを備える好適なイオンガイド又はイオントラップの断面図である。好ましくは、各電極又はロッド１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは、図２に示すように軸方向にセグメント化される。
【０１２１】
動作において、好ましくは、ＡＣ又はＲＦ電圧は、半径方向疑似ポテンシャル井戸を生成するように、好適なイオンガイド又はイオントラップを形成する電極の各々に印加される。疑似ポテンシャル井戸は、好適なイオンガイド又はトラップ内にイオンを半径方向（すなわち、ｘ、ｙ平面内）に閉じ込めるように作用する。
【０１２２】
好ましくは、第１のロッド対１ａ、１ｂを形成する電極に印加されるＡＣ又はＲＦ電圧は、以下の形態である。
【０１２３】
【数２】
0005400299.tif 000003
ここで、φ0は、ＡＣ又はＲＦ高電圧電源のピーク・トゥ・ピーク電圧の半分であり、ｔは、時間（単位：秒）であり、Ω0は、ＡＣ又はＲＦ電圧源の角周波数（単位：ラジアン／秒）である。
【０１２４】
好ましくは、第２のロッド対２ａ、２ｂを形成する電極に印加されるＡＣ又はＲＦ電圧は、以下の形態である。
【０１２５】
【数３】
0005400299.tif 000004
【０１２６】
したがって、ｘ、ｙ方向におけるポテンシャルは、以下のとおりである。
【０１２７】
【数４】
0005400299.tif 000005
ここで、ｒoは、２つのロッド対１ａ、１ｂ及び２ａ、２ｂによって描かれる円の半径である。
【０１２８】
ｘ、ｙ平面内のイオン運動は、Ｍａｔｈｉｅｕの方程式を使用して表現され得る。イオン運動は、イオンの質量電荷比に関する周波数を有するより大きな永年運動（secular motion）に重ね合されたＡＣ又はＲＦ駆動周波数に関する周波数を有する低振幅微小運動（micro-motion）を備えると考えられ得る。Ｍａｔｈｉｅｕの方程式の性質は、周知であり、当業者に容易に理解されるように、安定なイオン運動となる解は、無次元のパラメータａu及びｑuについての安定性境界条件をプロットすることによる安定性図を使用して表され得る。
【０１２９】
上記の実施形態について、パラメータａu及びｑuは、以下のとおりである。
【０１３０】
【数５】
0005400299.tif 000006
【数６】
0005400299.tif 000007
ここで、ｍは、イオンの分子質量であり、Ｕ0は、ロッド対のうちの１つの対に印加されるＤＣ電圧であり、ｑは、電荷ｅにイオン上の荷電数をかけたものである。
【０１３１】
質量分析のための従来の四重極デバイスの動作は、周知である。ＡＣ又はＲＦ電圧の電極への印加の時間平均効果は、半径方向の疑似ポテンシャル井戸を形成させる。疑似ポテンシャル井戸のｘ方向の近似は、以下によって与えられ得る。
【０１３２】
【数７】
0005400299.tif 000008
【０１３３】
ｑx＜０．４の値に対するポテンシャル井戸の深さは、以下のように近似される。
【０１３４】
【数８】
0005400299.tif 000009
【０１３５】
四重極は、円筒対称であるので、疑似ポテンシャル井戸のｙ方向の特性について同一の式が導き出され得る。
【０１３６】
イオンを半径方向に閉じ込める疑似ポテンシャル井戸に加えて、軸方向ＤＣポテンシャル井戸又はプロフィールは、好ましくは、また好適なイオンガイド又はイオントラップの長さの少なくとも一部に沿って維持される。
【０１３７】
第１の例示構成によると、軸方向ＤＣポテンシャルは、二次であるが、重要なことに、本発明の好適な実施形態によると、軸方向ＤＣポテンシャル井戸は、二次である必要はない。
【０１３８】
以下の例示では、二次ポテンシャル井戸を仮定する。第１の例示構成によると、好ましくは、二次ポテンシャル井戸は、好ましくは初期にイオンガイド又はイオントラップの中心又は中央に位置する極小を有する。ポテンシャル井戸が二次であるならば、軸方向ＤＣポテンシャルは、イオンガイド又はイオントラップの中心又は中央（あるいは軸方向ポテンシャル井戸の極小）からの距離又は変位の二乗として増加する。
【０１３９】
あくまで例示を容易にするためとして、二次ポテンシャル井戸が提供され、二次ポテンシャル井戸の位置が変調される第１の例示構成を考える。この第１の例示構成の考察から、好適な実施形態にかかるイオンガイド又はイオントラップの一般動作原理が明らかとなる。好適な実施形態は、二次ポテンシャル井戸を提供し、その二次ポテンシャル井戸の位置を変調するのではなく、二次でもよいし、そうでなくてもよい静的ポテンシャルが提供され、経時変化する均一な軸方向電界が静的な軸方向ポテンシャル井戸の領域に沿ってさらに印加される点が、第１の例示構成と異なる。
【０１４０】
第１の例示構成によると、軸方向二次ＤＣポテンシャル井戸の位置は、軸方向二次ＤＣポテンシャル井戸の極小を軸方向又はｚ方向に振動させるように時間とともに変更又は変調される。したがって、軸方向ＤＣ又は静電ポテンシャルプロフィールは、図５を参照してより詳細に説明するように、軸方向に変調される。この実施形態によると、二次ＤＣ又は静電軸方向ポテンシャル井戸の極小は、イオンガイド又はイオントラップの中心又は中央のまわりで振動する。
【０１４１】
第１の構成によると、経時変化するＤＣ又は静電ポテンシャルは、イオンガイド又はイオントラップの長さに沿って維持され、好ましくは以下の形態を有する。
【０１４２】
【数９】
0005400299.tif 000010
ここで、ｋは、軸方向ＤＣ二次ポテンシャルの電界定数であり、ａは、イオンガイド又はイオントラップに沿った軸方向距離であり（二次ポテンシャルの極小はその分だけ平均位置のまわりを移動する）、Ωは、軸方向二次ＤＣポテンシャルの変調周波数である。
【０１４３】
あくまで例示を目的として、図２に示すようなイオンガイド又はイオントラップを考える。図２に示すイオンガイド又はイオントラップは、４１の軸方向セグメントを備え得る。最も中心又は中央のセグメントは、セグメント番号０と標識して示され、その他のセグメントは、それぞれ１〜２０及び１〜−２０と標識される。イオンガイド又はイオントラップは、軸方向の全長が２Ｔであり、長さ２Ｌのイオントラップ領域を有すると考えられ得る。
【０１４４】
また、この例示の構成にかかるイオンガイド又はイオントラップの長さに沿って初期に維持される図２のＤＣ軸方向ポテンシャルプロフィールを参照する。イオンガイド又はイオントラップに沿って維持されるＤＣポテンシャルは、中心又は中央セグメントからセグメント番号±１４までの距離又は変位の二乗に比例して増加する。セグメント番号±１４は、ＤＣポテンシャル井戸の極小（及び好適なイオンガイド又はイオントラップの中心）から距離±Ｌの位置にある。±Ｌよりも大きな距離においては、イオンガイド又はイオントラップの種々のセグメントに印加されるＤＣポテンシャルは、好ましくは一定である。したがって、軸方向ＤＣ二次ポテンシャル井戸から逃れ、したがって±Ｌよりも大きな距離に変位したイオンは、実質的に電界のない領域に存在する。したがって、これらのイオンは、イオンガイド又はイオントラップの入射口又は出射口に向かって自由に移動し続け、次いでイオンガイド又はイオントラップから出射する。
【０１４５】
イオンガイド又はイオントラップのセグメント−１５〜−２０及びセグメント１５〜２０に印加されるＤＣポテンシャルは、時間の関数として実質的に一定であり、他方セグメント−１４〜１４に印加されるポテンシャルは、時間の関数として変化する。したがって、距離±Ｌは、イオンガイド又はイオントラップ内の軸方向イオントラップ領域に対する境界を定義する。軸方向二次ポテンシャル井戸又は軸方向イオントラップ領域の閉じ込めからうまく逃れるイオンは、イオンガイド又はイオントラップ内に軸方向にもはや閉じ込められず、イオンガイド又はイオントラップから自由に出射する。
【０１４６】
第１の例示構成によると、距離±Ｌにおける軸方向イオントラップ領域の境界での電界緩和により、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域のポテンシャル分布は、所望の二次に正確にはならないことがある。
【０１４７】
電界緩和問題に対応するために、軸方向イオントラップ領域の境界における、又はその周辺の電極に印加されるＤＣ又は静電ポテンシャルは、歪みを補正するように変更され得る。図３は、軸方向イオントラップ領域に対する境界での電界緩和の問題に対応するように意図された構成にかかるイオンガイド又はイオントラップの各セグメントのＤＣポテンシャルのプロットを示す。イオンガイド又はイオントラップの各セグメントのＤＣポテンシャルは、セグメント±１５〜１７のポテンシャルがセグメント±１８〜２０のポテンシャルよりも高いことを除いて、図２に示すものと実質的に同じである。セグメント±１５〜２０のＤＣポテンシャルは、時間の関数として実質的に一定を維持するが、これらのポテンシャルが経時変化し得ると考えられる。
【０１４８】
図３を参照して上に示し記載した構成は、軸方向イオントラップ領域の境界における電界緩和及び電界貫通の効果が実質的に抑えられ、より正確な、滑らかな、又は連続な軸方向二次ポテンシャルプロフィールがイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域内に維持されるようになり得るという利点がある。
【０１４９】
図４は、一旦イオンが軸方向イオントラップ領域からうまく逃れ、次いで加速されてイオンガイド又はイオントラップを出射するような別の構成にかかるイオンガイド又はイオントラップの各セグメントのＤＣポテンシャルのプロットを示す。この構成によると、セグメント±１５〜２０のポテンシャルは、漸進的に低減する。これらのポテンシャルは経時変化し得ると考えられるが、好ましくは、すべてのセグメント±１５〜２０のＤＣポテンシャルは、時間の関数として実質的に一定を維持する。
【０１５０】
図５は、軸方向二次ポテンシャル井戸の位置を変調することによって、第１の例示構成にかかるイオンガイド又はイオントラップからイオンを共鳴によらずにどのように排出し得るかの一般原理を例示する。図５は、３つの異なる時間ｔ１、ｔ２及びｔ３におけるイオンガイド又はイオントラップのトラップ領域に沿って維持される際のＤＣ又は静電軸方向ポテンシャルプロフィールを示す。軸方向イオントラップ中心領域の境界は、軸方向位置±Ｌによって示される。なお、領域−Ｌ〜Ｌ内に示されるポテンシャルのみが実際にイオンガイド又はイオントラップの電極に印加される。−Ｌ未満及びＬより大きな距離における破線で示したポテンシャルは、実際にはイオンガイド又はイオントラップの電極に印加されない。
【０１５１】
図５に示すような第１の時間ｔ１における軸方向ポテンシャルプロフィールは、軸方向二次ＤＣポテンシャル井戸がイオンガイド又はイオントラップに沿って維持されていることに対応する。ここで、二次ポテンシャル井戸の極小は、イオンガイド又はイオントラップの中心又は中央に位置する。軸方向イオントラップ領域に対応するイオンガイド又はイオントラップのセグメントのＤＣポテンシャルは、ＤＣ二次軸方向ポテンシャル井戸の極小が時間とともに第１の方向へ平行移動されるように継続的に経時変化される。ＤＣ二次ポテンシャル井戸の極小は、図５に示すようにＤＣ二次ポテンシャル井戸の極小が後の時間ｔ２において最大の正の変位＋ａに達するまでイオンガイド又はイオントラップの軸に沿って平行移動される。次いで、イオンガイド又はイオントラップのセグメントのポテンシャルは、また図５に示すようにＤＣポテンシャル井戸の極小がさらに後の時間ｔ３において最大の負の変位−ａに達するまでＤＣ二次軸方向ポテンシャル井戸の極小がイオンガイド又はイオントラップの軸に沿って第２の反対方向へ逆に平行移動されるように経時変化される。
【０１５２】
ＤＣ軸方向二次ポテンシャル井戸の位置は、ＤＣ軸方向ポテンシャル井戸の極小を好ましくはイオンガイド又はイオントラップの中心又は中央である所定の位置のまわりで振動させるように、上記のような方法で連続的に変化又は変調される。
【０１５３】
図５を参照して上記した構成によると、軸方向イオントラップ中心領域を定義する境界±Ｌの間に位置する軸方向セグメントのポテンシャルのみがこのように変調される。±Ｌに位置する軸方向イオントラップ中心領域の境界を超えた電極のポテンシャルは、経時的に実質的に一定を維持する。
【０１５４】
軸方向イオントラップ中心領域を軸方向又はｚ方向に横切って維持される電界Ｅzは、以下によって与えられる。
【０１５５】
【数１０】
0005400299.tif 000011
【０１５６】
図６は、時間ｔ１、ｔ２及びｔ３においてイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ中心領域にわたり維持されるような（及び上記方程式９に記載のとおりの）軸方向電界を示す。
【０１５７】
図６においてｔ１によって示された軸方向電界は、二次ポテンシャル井戸の極小がイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域の中心又は中央に位置する時間ｔ１において軸方向イオントラップ中心領域にわたって維持される軸方向電界を表す。図６においてｔ２によって示される軸方向電界は、二次ポテンシャル井戸の極小が位置＋ａに位置する（すなわち、軸方向イオントラップ領域を超える）時間ｔ２において軸方向イオントラップ中心領域にわたって維持される軸方向電界を表す。図６においてｔ３によって示す軸方向電界は、二次ポテンシャル井戸の極小が位置−ａ（すなわち、また軸方向イオントラップ中心領域を超える）に位置する時間ｔ３において軸方向イオントラップ中心領域にわたり維持される軸方向電界を表す。したがって、図６から分かるように、直線軸方向電界が、軸方向イオントラップ中心領域にわたって設けられ、このことから、経時変化するオフセットを有すると考えられ得る
【０１５８】
図７は、特定の例による、軸方向二次ＤＣポテンシャル井戸の極小の変調の際の時間ｔ１、ｔ２又はｔ３においてイオンガイド又はイオントラップに沿って維持される軸方向ＤＣポテンシャルプロフィールのグラフを示す。この例において、軸方向ポテンシャルは、軸方向距離±Ｌに位置する境界によって定義される軸方向イオントラップ中心領域を超えて一定に維持される。軸方向トラップポテンシャル±Ｌの境界は、±２９ｍｍに設定され、軸方向二次ＤＣポテンシャル井戸の極小の最大変位±ａは、２０３ｍｍに設定された（すなわち、軸方向イオントラップ中心領域の外側の井戸）。
【０１５９】
図７においてｔ１として示される曲線は、二次ＤＣ軸方向ポテンシャル井戸の極小が軸方向イオントラップ中心領域の中心又は中央に位置する時間ｔ１においてイオンガイド又はイオントラップに沿って維持される軸方向ＤＣポテンシャルプロフィールを表す。ｔ２として示される曲線は、二次ＤＣ軸方向ポテンシャル井戸の極小が位置＋ａに位置する後の時間ｔ２においてイオンガイド又はイオントラップに沿って維持されるポテンシャルプロフィールを表す。ｔ３として示される曲線は、二次ＤＣ軸方向ポテンシャル井戸の極小が位置−ａに位置するさらに後の時間ｔ３においてイオンガイド又はイオントラップに沿って維持されるポテンシャルプロフィールを表す。
【０１６０】
軸方向イオントラップ中心領域内においてイオンにｚ方向にかかる力Ｆzは、以下によって与えられる。
【０１６１】
【数１１】
0005400299.tif 000012
【０１６２】
軸方向イオントラップ中心領域内のイオンの軸方向又はｚ軸に沿った加速度Ａzは、以下によって与えられる。
【０１６３】
【数１２】
0005400299.tif 000013
【０１６４】
軸方向イオントラップ中心領域内のイオンの軸方向の運動の方程式は、以下によって与えられる。
【０１６５】
【数１３】
0005400299.tif 000014
【０１６６】
当業者に理解されるように、この運動方程式は、強制リニア調和振動子を記載する。この正確な解は、以下のとおりである。
【０１６７】
【数１４】
0005400299.tif 000015
ここで、ｚ1は、ｔ＝０でのイオンの初期ｚ座標であり、Ｖは、ｔ＝０でのイオンのｚ方向の初期運動エネルギーであり、ωは、
【０１６８】
【数１５】
0005400299.tif 000016
であり、イオンの単振動運動の基本周波数であり、ａは、二次ポテンシャル井戸の軸方向のｚ方向の変調の振幅であり、Ωは、軸方向二次ポテンシャル井戸の変調の周波数である。
【０１６９】
この解から、ＤＣ軸方向二次ポテンシャル井戸の変調の振幅がｔ＝０において最大となると考えられる。軸方向電界の変調を異なる位相角度で開始すると異なる解が得られ得る。方程式１３は、以下のように書き換えられ得る。
【０１７０】
【数１６】
0005400299.tif 000017
ここで、
【０１７１】
【数１７】
0005400299.tif 000018
【０１７２】
方程式１４から分かるように、軸方向イオントラップ中心領域内にトラップされたイオンは、イオンの初期運動エネルギーＶ及び開始位置ｚ1から独立した周波数の組み合わせで振動する。これらの周波数は、上記定義のような基本調和振動数ω、及び周波数
【０１７３】
【数１８】
0005400299.tif 000019
及び
【０１７４】
【数１９】
0005400299.tif 000020
である。
【０１７５】
図８Ａ〜図８Ｃは、それぞれ質量電荷比２００、３００及び４００を有するイオンについての軸方向のイオン振動の振幅をプロットしたものである。ＤＣ軸方向二次ポテンシャル井戸の位置は、図７を参照して記載した特定の例に関して上記したように変調される。
【０１７６】
イオンの運動は、上記導出の方程式１３によって規定される。この特定の例について、二次軸方向ＤＣポテンシャル井戸についての電界定数ｋは、２３７８Ｖ／ｍ2に設定された。二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位±ａは、±２０２ｍｍに設定された。二次軸方向ＤＣポテンシャル井戸は、１秒当たり１．４×１０5ラジアン（２２．３ｋＨｚ）の周波数Ωで振動又は変調するようにモデル化された。イオンは、０ｍｍに等しい初期位置ｚ1から開始され、０ｅＶに等しい初期エネルギーＶを有するようにモデル化された。
【０１７７】
図８Ａ〜図８Ｃから分かるように、より低い質量電荷比を有するイオン（例えば、質量電荷比２００を有するイオンに関する図８Ａを参照）は、より低い質量電荷比を有するイオン（例えば、質量電荷比４００を有するイオンに関する図８Ｃを参照）と比較して、対応のより高い振動振幅を有する。また、図８Ａ〜図８Ｃから分かるように、ＤＣ軸方向二次ポテンシャル井戸の高周波数変調による周波数
【０１７８】
【数２０】
0005400299.tif 000021
及び
【０１７９】
【数２１】
0005400299.tif 000022
における比較的高い周波数運動は、共鳴周波数ωにおいて発生する特徴的により低い周波数の単振動に重ね合わされる。
【０１８０】
上記方程式１２によって表される運動方程式は、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位±ａが固定され、かつ軸方向二次ポテンシャル井戸の変調周波数Ωがまた固定されるイオンの運動を考える。軸方向二次ＤＣポテンシャル井戸の変調周波数Ωが一定であり、イオンの基本共鳴周波数ωよりも大きく、かつここで二次軸方向ポテンシャル井戸の最大軸方向変位（ａ）が時間とともに漸進的に線形的に増加する場合を考えることができる。これらの条件下で、新しい運動方程式が以下のように表され得る。
【０１８１】
【数２２】
0005400299.tif 000023
【０１８２】
この方程式に対する解は、以下によって与えられる。
【０１８３】
【数２３】
0005400299.tif 000024
【０１８４】
したがって、方程式１６は、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位が漸進的に増加される分析スキャン中のイオンの運動を記述する。一構成によると、そのような分析スキャンは、イオンを好適なイオンガイド又はイオントラップから共鳴によらずに排出するために数ミリ秒の期間にわたって行われ得る。そのような構成は、後でより詳細に説明する。
【０１８５】
図９Ａ〜図９Ｃは、第１の例示構成にかかる、質量電荷比２００、３００及び４００を有するイオンについて、それぞれイオンの軸方向の振動振幅を時間に対してプロットしたものである。ここで、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位は、時間とともに漸進的に線形的に増加される。イオン運動は、上記のように方程式１６によって規定される。二次軸方向ポテンシャルについての電界定数ｋは、２３７８Ｖ／ｍ2に設定された。軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位±ａは、８ｍｓの期間にわたり０から４００ｍｍへスキャン又は漸進的に増加された。二次ポテンシャル井戸の変調周波数は、１秒当たり１×１０5ラジアン（１６ｋＨｚ）の周波数Ωに固定された。イオンは、０．１ｍｍに等しい初期位置ｚ1において０ｅＶに等しい初期エネルギーＶを有して開始するとモデル化された。
【０１８６】
図９Ａ〜図９Ｃの比較から分かるように、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位は、時間とともに漸進的に増加し、イオンの軸方向の最大振動振幅もそれに応じて増加する。また、図９Ａ〜図９Ｃの比較から明らかなように、比較的低い質量電荷比を有するイオン（例えば、質量電荷比２００を有するイオンに関する図９Ａを参照）は、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位が同じである場合、比較的高い質量電荷比を有するイオン（例えば、質量電荷比４００を有するイオンに関する図９Ｃを参照）よりも振動振幅が高い。したがって、比較的低い質量電荷比を有するイオンは、比較的より高い質量電荷比を有するイオンより先に、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ中心領域から排出される。
【０１８７】
図１０は、イオンをイオンガイド又はイオントラップから共鳴によらずに排出するために、図９Ａ〜図９Ｃを参照して説明した構成において使用されるスキャン関数のプロットを示す。ｙ軸は、ＤＣ軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位を示し、ｘ軸は、時間を示す。この特定の構成において、ＤＣ軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の最大軸方向変位は、８ｍｓの期間にわたり０ｍｍから４００ｍｍまで漸進的に線形的に増加された。
【０１８８】
当業者に理解されるように、軸方向ＤＣ静電電圧を印加すると、また半径方向静電ポテンシャルがイオンガイド又はイオントラップ内に生成される。この効果を例示するために、セグメント化円筒が考えられ得る。円筒の軸に沿って重ね合わされる、以下の形態の二次ポテンシャル：
【０１８９】
【数２４】
0005400299.tif 000025
を考慮すると、ｘ、ｙ、ｚにおけるポテンシャルが以下によって与えられる。
【０１９０】
【数２５】
0005400299.tif 000026
ここで、ｒ0は、円筒の半径である。
【０１９１】
方程式１８は、以下によって与えられるラプラス条件を満足する。
【０１９２】
【数２６】
0005400299.tif 000027
【０１９３】
したがって、方程式１８から分かるように、軸方向に変調された二次ＤＣポテンシャルを円筒の軸に沿って重ね合わせることによって、円筒の中心軸から外側電極へ向かう方向へイオンに力を与える静的な半径方向電界がまた生成される。しかし、ＡＣ又はＲＦ電圧を外側電極に印加することによって生成される半径方向疑似ポテンシャル井戸が、軸方向に変調された二次ポテンシャルによってイオンに与えられる半径方向の力に十分に打ち勝つならば、イオンは、半径方向に閉じ込められたままとなる。
【０１９４】
例示を容易にするために、二次ポテンシャル井戸の位置が変調される第１の例示構成を記載及び考察したが、本発明の上記好適な実施形態は、静的な軸方向ポテンシャル井戸がイオンガイド又はイオントラップのイオントラップ領域の長さに沿って維持され、補助の均一な経時変化する電界が印加されるような、類似するが若干異なる構成に関する。上記好適な実施形態の重要な態様として、第１の例示構成に関して上記に詳細が記載されたものと実質的に等価な一組の方程式が、例えば以下の形態の静的軸方向ＤＣポテンシャルを与えることによって、軸方向及び半径方向の両電界について生成され得る。
【０１９５】
【数２７】
0005400299.tif 000028
【０１９６】
好ましくは、以下の形態の補助の経時変化する直線軸方向ポテンシャルが重ね合わされる。
【０１９７】
【数２８】
0005400299.tif 000029
ここで、ｃは、方程式９における電界強度定数ｋａに等価な電界強度定数であり、Ωは、直線軸方向ポテンシャルの振動周波数である。
【０１９８】
イオンは、イオンの振動振幅が好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ中心領域の境界±Ｌ内にイオンが留まるような程度である場合に、好適なイオンガイド又はイオントラップのイオントラップ領域内に軸方向に含まれるか又は閉じ込められるのみとなる。この条件は、好適なイオンガイド又はイオントラップ内の安定なイオントラップの条件を定義するために使用され得る。第１の例示構成又は上記好適な実施形態のいずれか一方にしたがい、以下の形態のさらなる直線軸方向ＤＣポテンシャルＤＣzが軸方向イオントラップ領域にわたって印加される場合：
【０１９９】
【数２９】
0005400299.tif 000030
軸方向ポテンシャル井戸の極小の位置がずれて、イオンが不安定となる振動振幅を変化させる。したがって、この方法は、また好適なイオンガイド又はイオントラップを出射するようにイオンを漸進的にスキャンするために使用され得る。
【０２００】
好適なイオンガイド又はイオントラップについての安定性図は、変数ａ、ｂ、ｋ、ｍ、Ω及びＬに関して生成され得る。ここで、Ｌは、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小から軸方向イオントラップ中心領域の各境界までの距離である。
【０２０１】
図１１は、好適なイオンガイド又はイオントラップについての安定性図を示し、安定性及び不安定性領域を示す。ｙ軸は、静的な直線ポテンシャルＤＣzを印加した結果である平均軸方向ポテンシャルの極小の軸方向変位の正規化された大きさを表す。ｘ軸は、正規化された振動振幅を表す。Ｚ安定と標識された安定性図の領域は、イオンが安定であり、イオンガイド又はイオントラップ内にトラップされたままであることを示す。不安定と標識された領域は、イオンがトラップされたままではなく、イオンガイド又はイオントラップを離れることを示す。＋Ｚ不安定と標識された領域は、イオンがイオンガイド又はイオントラップの一端からイオンガイド又はイオントラップを離れることを示す。同様に、−Ｚ不安定と標識された領域は、イオンがイオンガイド又はイオントラップの他端からイオンガイド又はイオントラップを離れることを示す。±Ｚ不安定と標識された領域は、イオンがイオンガイド又はイオントラップの両端からイオンガイド又はイオントラップを離れることを示す。
【０２０２】
図１１に示す安定性図は、イオンがまず好適なイオンガイド又はイオントラップ内で衝突冷却化を受け、そのイオンの振動振幅が、軸方向静電又はＤＣ二次ポテンシャル井戸内のより低い周波数の調和振動の振幅ではなく、例えば、二次ポテンシャル井戸の位置の変調による高周波振動の振幅に主として規定されると仮定する。
【０２０３】
正規化された振動振幅についての式は、イオンについての異なる初期エネルギーＶ及び異なる初期位置項ｚ1を含む異なる開始条件を含むように変更され得る。式は、また軸方向二次ポテンシャル井戸の変調の初期開始位相を含むように変更され得る。
【０２０４】
好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域内のイオンの運動は、衝突減衰ガスを好適なイオンガイド又はイオントラップ内に導入することによって変更され得る。減衰ガスの存在下での運動方程式は、以下のとおりに与えられる。
【０２０５】
【数３０】
0005400299.tif 000031
ここで、λは、減衰定数であり、イオンの移動度の関数である。
【０２０６】
イオン移動度は、イオン断面積、減衰ガス数密度、イオン電荷、イオン及びガス分子の質量、ならびに温度の関数である。したがって、減衰ガスの存在下で運動方程式は、またイオンの移動度に依存する。したがって、これらの状況において、安定及び不安定なイオン運動についての条件は、またイオン移動度に依存する。したがって、新しい運動方程式及び安定性図は、異なる減衰条件について生成され得、イオンは、その質量電荷比と同様にそのイオン移動度にしたがっても分離され得る。
【０２０７】
上記好適な実施形態において、好適なイオンガイド又はイオントラップの各個別セグメントに印加されるＤＣ電圧は、好ましくは個別の低電圧電源を使用して生成される。好ましくは、ＤＣ電源の出力は、プログラム可能なマイクロプロセッサによって制御される。静電ポテンシャル関数の軸方向の一般形態は、好ましくは短時間に操作され得る。複雑かつ／又は経時変化するポテンシャルは、好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向に沿って重ね合わされ得る。
【０２０８】
好適な実施形態において、好ましくは、イオンは、外部のイオン源から好適なイオンガイド又はイオントラップ内へパルス状又は実質的に連続に導入される。外部のイオン源から連続イオンビームを導入する際に、好ましくは好適なイオンガイド又はイオントラップに入射するイオンの初期軸方向エネルギーは、好ましくはＡＣ又はＲＦ電圧を電極に印加することによって所望の範囲内の質量電荷比を有するすべてのイオンが好適なイオンガイド又はイオントラップ内に半径方向に閉じ込められるように構成され得る。イオンは、また軸方向静電ポテンシャルを重ね合わせることによって軸方向にトラップされるようになる。軸方向の初期トラップＤＣ又は静電ポテンシャル関数は、二次であってもよいし、そうでなくてもよく、軸方向ＤＣトラップポテンシャルの極小は、好適なイオンガイド又はイオントラップの中心又は中央に対応してもよいし、そうでなくてもよい。イオンが好適なイオンガイド又はイオントラップ内に導入される際に、軸方向ＤＣポテンシャル井戸は、好ましくは静的である。
【０２０９】
好適なイオンガイド又はイオントラップ内のイオンの初期トラップは、冷却ガスの非存在下に実現され得る。あるいは、冷却ガスの存在下に実現され得る。
【０２１０】
一旦イオンが好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域内に閉じ込められると、好ましくは初期エネルギーの広がりは、冷却ガスをイオン閉じ込め又は軸方向イオントラップ領域に導入することによってか、あるいは軸方向イオントラップ領域内にすでに存在する冷却ガスの存在によってかのいずれか一方によって低減され得る。好ましくは、冷却ガスは、１０-4〜１０1ｍｂａｒの範囲、より好ましくは１０-3〜１０-1ｍｂａｒの範囲の圧力に維持され得る。イオンの運動エネルギーは、好ましくは冷却ガス分子との衝突により損なわれ、イオンは、好ましくは熱エネルギーに達する。好ましくは、残留ガス分子と衝突することで最終的にはイオンの振動振幅は低減し、したがってイオンは、軸方向ＤＣポテンシャル井戸の中心又は極小へ落ち込みやすくなる。しかし、イオンは、エネルギーを失うが、半径方向疑似ポテンシャル井戸によって閉じ込められたままとなるので、好適なイオンガイド又はイオントラップから失われない。したがって、好適なイオンガイド又はイオントラップは、イオンがガス分子との衝突によって十分なエネルギーを失った場合に系に対して失われるオービトラップなどの他のイオントラップと比較して特に有利である。このため、オービトラップは、超高真空（ＵＨＶ）において動作される必要があるという欠点がある。
【０２１１】
上記好適な実施形態によると、好ましくはイオンの空間的広がり及びエネルギー範囲は最小化されるように、好ましくは異なる質量電荷比のイオンは、好適なイオンガイド又はイオントラップの軸に沿って最低静電ポテンシャル点へ移動するようにされる。
【０２１２】
一構成によると、一旦イオンが熱的に冷却され、好ましくは軸方向ポテンシャル井戸の極小に位置すると、軸方向ポテンシャル井戸の位置は変調され、振動振幅は増加され得る。軸方向ポテンシャル井戸の変調周波数は、イオンの基本共鳴周波数よりも高くに維持され得る。
【０２１３】
一構成によると、変調周波数Ωを一定に保持しつつ、軸方向ポテンシャル井戸の極小の軸方向変調の振幅を漸進的に増加することによって、イオンの質量選択的排出を共鳴によらずに開始させ得る。
【０２１４】
別の構成によると、イオンガイド又はイオントラップからのイオンの質量選択的排出は、軸方向ポテンシャル井戸の変調振幅を一定に保持することによって、及び軸方向ポテンシャル井戸の変調周波数Ωを漸進的に低減することによって実現され得る。
【０２１５】
別の構成によると、好適なイオンガイド又はイオントラップからの質量選択的排出は、軸方向ポテンシャル井戸の軸方向変調の振幅及び周波数Ωの両方を変化させることによって実現され得る。
【０２１６】
動作モードにおいて、軸方向ポテンシャル井戸の軸方向変調の周波数及び振幅の両方が固定され、その代わりに、軸方向ポテンシャル井戸の極小の平均位置がイオンガイド又はイオントラップの物理的な寸法に対して移動され得ることがまた考えられる。比較的低い質量電荷比を有するイオンは、軸方向の運動の振幅がより高く、したがって、好ましくは比較的高い質量電荷比を有するイオンより先に、イオンガイド又はイオントラップから排出される。
【０２１７】
別の動作モードにおいて、軸方向ポテンシャル井戸の軸方向変調の周波数及び振幅がまた固定され、時間平均静電ポテンシャルの極小の位置が固定され得る。この構成によると、軸方向静電ポテンシャル井戸の電界定数ｋは、漸進的に低下される。この構成において、比較的低い質量電荷比を有するイオンは、比較的高い質量電荷比を有するイオンよりも先に、イオンガイド又はイオントラップから排出される。
【０２１８】
一構成において、軸方向ポテンシャル井戸の極小は、好ましくはイオンが好適なイオンガイド又はイオントラップの一端のみから排出されるように、好適なイオンガイド又はイオントラップの中心からずらされ得る。
【０２１９】
好適なイオンガイド又はイオントラップから排出されたイオンは、その後イオン検出器を使用して検出され得る。イオン検出器は、マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）イオン検出器、チャネルトロン又は離散ダイノード電子倍増管、変換ダイノード検出器などのイオン検出器を備え得る。蛍光体又はシンチレータ検出器及び光倍増管がまた使用され得る。あるいは、好適なイオンガイド又はイオントラップから排出されたイオンは、質量分析計の衝突ガスセル又は別の構成要素に前方移送され得る。一実施形態によると、好適なイオンガイド又はイオントラップから排出されたイオンは、飛行時間質量分析器又は四重極質量分析器などの質量分析器によって質量分析され得る。
【０２２０】
上記の質量選択的不安定性動作モードに加えて、他の実施形態によると、好適なイオンガイド又はイオントラップは、ある動作モードにおいて、また、例えば、イオンが好適なイオンガイド又はイオントラップから軸方向に共鳴により排出されるような公知の方法で有利に動作され得る。
【０２２１】
一実施形態によると、イオンは、その基本調和振動数において共鳴により励起され得るが、好適なイオンガイド又はイオントラップから出射するほど十分には励起されなくてもよい。その代わりに、イオンは、イオンの基本共鳴周波数よりも実質的に高い周波数における軸方向ポテンシャル井戸の変調によるさらなる効果によって、又は上記好適な実施形態にかかる共鳴によらないイオン排出方法によって、イオンガイド又はイオントラップから排出され得る。
【０２２２】
一構成によると、イオン振動の振幅は、上記のように軸方向ポテンシャル井戸の軸方向変調の振幅を増加することによって、又はポテンシャル井戸の軸方向変調の周波数Ωを低減することによって増加され得る。しかし、特定の質量電荷比のイオンが実際に好適なイオンガイド又はイオントラップから排出される前の一時点において、小量の共鳴励起を排出したいイオンの基本共鳴周波数ωに対応する周波数において印加して、その振動振幅を増加するようにし得る。しかし、イオンは部分的に共鳴により励起されるが、イオンは実際には共鳴によらない励起によってイオンガイド又はイオントラップから排出される。
【０２２３】
上記のようなＭＳ動作モードに加えて、好適なイオンガイド又はイオントラップは、またイオンがフラグメンテーションされ、その結果得られた娘又はフラグメントイオンが次いで質量分析されるＭＳn実験に使用され得る。好適なイオンガイド又はイオントラップがセグメント化四重極ロッドセットを備える上記好適な実施形態において、特定の質量電荷比を有する対象の親又は前駆体イオンは、ＲＦ四重極の周知の半径方向安定性特性を使用して選択され得る。特に、双極共鳴電圧又は分解ＤＣ電圧の印加を使用して、特定の質量電荷比を有するイオンを、イオンが四重極に入射する際か、又はイオンが四重極ロッドセット内に初期にトラップされた場合のいずれかにおいて、棄却する。
【０２２４】
別の実施形態において、前駆体又は親イオンは、軸方向ポテンシャル井戸からの軸方向の共鳴による排出によって選択され得る。この場合、広帯域の励起周波数は、軸方向トラップシステムを形成する電極に同時に印加され得る。次いで、好ましくは、後で分析されるべき所望の前駆体又は親イオンを除くすべてのイオンは、好適なイオンガイド又はイオントラップから排出される。逆フーリエ変換の方法は、特定の所望の質量電荷比を有するイオンを好適なイオンガイド又はイオントラップ内に残しながら、広帯域のイオンを共鳴により排出させるのに適した波形を生成するために使用され得る。
【０２２５】
別の実施形態において、前駆体又は親イオンは、軸方向静電ポテンシャル井戸からの軸方向の共鳴による排出と本発明の上記好適な実施形態にかかる質量選択的な共鳴によらない排出との組み合わせを使用して選択され得る。
【０２２６】
一旦所望の前駆体又は親イオンが好適なイオンガイド又はイオントラップ内で単離されると、衝突ガスは、好ましくは好適なイオンガイド又はイオントラップ内に導入又は再導入され得る。次いで、選択された前駆体又は親イオンのフラグメンテーションは、イオンの振動振幅及び、したがって、イオンの速度を増加することによって実現され得る。これは、軸方向ポテンシャル井戸の振動振幅を増加し、静電ポテンシャルの軸方向変調周波数Ωを低減することによって、又は前駆体又は親イオンの高調波振動数ωに対応する周波数において励起波形を重ね合わせることによって実現され得る。
【０２２７】
別の実施形態によると、フラグメンテーションは、前駆体又は親イオンの振動振幅及び、したがって、イオンの速度を半径方向に増加することによって実現され得る。これは、四重極ロッドに印加されるＡＣ又はＲＦ電圧の周波数又は振幅を変更することによって、又は対象イオンの永年（secular）周波数特性に一致する周波数を有する一対の四重極ロッドに対して双極励起波形を半径方向に重ね合わせることによって実現され得る。これらの手法のうちのいずれかの組み合わせを使用して所望の前駆体又は親イオンを励起し、フラグメンテーションされるのに十分なエネルギーを有するようにさせる。その結果得られたフラグメント又は娘イオンは、次いで上記の方法のいずれかによって質量分析され得る。
【０２２８】
次いで、イオンを選択し、励起させる処理は、ＭＳn実験が行われるように繰り返される。その結果得られたＭＳnイオンは、次いで上記記載の方法を使用して好適なイオンガイド又はイオントラップから軸方向に排出され得る。
【０２２９】
他の実施形態によると、単極、六重極、八重極又はより高次の多重極イオンガイド又はイオントラップがイオンを半径方向に閉じ込めるために使用され得る。より高次の多重極は、より高次の疑似ポテンシャル井戸関数を有する点で特に有利である。より高次の多重極イオンガイド又はイオントラップが共鳴による排出の動作モードにおいて使用される場合、そのような非四重極デバイス内におけるより高次の電界は、半径方向の共鳴損失の起こりやすさを低減する。非線形半径方向電界において、半径方向永年運動の周波数は、イオンの位置に関連し、したがって、イオンは、排出される前に共鳴から外れる。さらに、より高次の多重極イオンガイド内に生成された疑似ポテンシャル井戸の底部は、四重極よりも広く、したがって、非四重極デバイスは、より大きな荷電容量を有する可能性がある。したがって、そのようなデバイスは、全ダイナミックレンジが改善される可能性がある。本発明の実施形態にかかる多重極イオンガイド又はイオントラップのロッドは、双曲線状、円形状、弓状、長方形状又は正方形状の断面を有し得る。好ましさの劣る好ましい実施形態によると、他の断面形状もまた使用され得る。
【０２３０】
一実施形態によると、重ね合わされた軸方向ＤＣ電圧関数は、線形又は非線形であり得る。また、多項式、指数又はより複雑な関数などの非線形電圧関数が使用され得ることが考えられる。
【０２３１】
上記好適な実施形態によると、好ましくは、静的な軸方向ＤＣポテンシャルが好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域の長さに沿って維持される。
【０２３２】
余弦又は正弦関数によって記載されたもの以外の周期関数が電圧変調のために使用され得る。例えば、電圧は、デジタルプログラミングを使用して最大値間で段階的に変化され得る。
【０２３３】
別の実施形態によると、イオンガイド又はイオントラップは、セグメント化ロッドセットではなく連続ロッドセットを備え得る。そのような実施形態によると、ロッドは、非伝導性材料（例えば、セラミック又は他の絶縁体）を備え得、非均一抵抗性材料でコーティングされ得る。例えば、ロッドの中心間及びロッドの端部間に電圧を印加すると、軸方向ＤＣポテンシャル井戸が好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域に沿って生成される。
【０２３４】
一実施形態によると、所望の軸方向ＤＣポテンシャルプロフィールは、好適なイオンガイド又はイオントラップの個々のセグメント又は電極の間に一連の固定又は可変抵抗器を使用して好適なイオンガイド又はイオントラップの各セグメントに展開され得る。
【０２３５】
別の実施形態において、所望の軸方向ＤＣポテンシャルプロフィールは、好適なイオンガイド又はイオントラップを形成する電極の周辺に又は当該電極と横並びに配置される１つ以上の補助電極によって提供され得る。１つ以上の補助電極は、例えば、セグメント化電極構成、１つ以上の抵抗性被膜電極、又は他の適切な形状の電極備え得る。好ましくは、適切な１つ又は複数の電圧を１つ以上の補助電極に印加することによって、所望の軸方向ＤＣポテンシャルプロフィールが好適なイオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域に沿って維持されるようにする。
【０２３６】
一実施形態において、好適なイオンガイド又はイオントラップは、イオンが使用時に移送される円形状又は非円形状開口を有する複数の電極を備えるＡＣ又はＲＦリングスタック構成を備える。イオントンネル構成は、例えば、イオンを半径方向に閉じ込めるために使用され得る。そのような実施形態において、好ましくは、極性を変更するＡＣ又はＲＦ電圧は、イオンを半径方向に閉じ込めるための半径方向疑似ポテンシャル井戸を生成するために、イオントンネルデバイスの隣接する環状リングに印加される。好ましくは、軸方向ポテンシャルは、イオントンネルイオンガイド又はイオントラップの長さに沿って重ね合わされ得る。
【０２３７】
別の実施形態において、イオンの半径方向の閉じ込めは、プレート又は平面電極のスタックを備えるイオンガイドを使用して実現され得る。ここで、互いに逆の位相のＡＣ又はＲＦ電圧が隣接するプレート又は電極に印加される。そのようなプレート又は電極スタックの上部又は底部におけるプレート又は電極には、イオントラップ容積が形成されるように、ＤＣ及び／又はＲＦトラップ電圧が供給され得る。この閉じ込めプレート又は電極は、それ自身がセグメント化され、軸方向トラップ静電ポテンシャル関数が好適なイオンガイド又はイオントラップの長さに沿って重ね合わされるようにし、イオンの質量選択的軸方向排出が上記好適な実施形態にかかる方法を使用して行われ得る。
【０２３８】
一実施形態によると、複数の軸方向ＤＣポテンシャル井戸が、好適なイオンガイド又はイオントラップの長さに沿って維持又は形成され得る。電極セグメントに印加された重ね合わせＤＣポテンシャルを操作することによって、イオンは、１つ以上の特定の軸方向イオントラップ領域においてトラップされ得る。次いで、好適なイオンガイド又はイオントラップの特定の領域内のＤＣポテンシャル井戸内にトラップされたイオンに対して、例えば、１つ以上のイオンをポテンシャル井戸から離れるようにする質量選択的排出が行われる。次いで、１つのポテンシャル井戸から排出されたこれらのイオンは、同じ好適なイオンガイド又はイオントラップ内の第２の又は異なるポテンシャル井戸にその後トラップされ得る。このタイプの動作を利用して、例えば、イオン−イオン相互作用が研究され得る。この動作モードにおけるイオンは、好適なイオンガイド又はイオントラップの一端又は両端から実質的に同時に導入され得る。
【０２３９】
一実施形態によると、第１のポテンシャル井戸内にトラップされたイオンは、好ましくは所定の質量電荷比又は所定の範囲の質量電荷比を有するイオンのみが第１のポテンシャル井戸から排出されるような共鳴による排出条件下にあり得る。次いで、好ましくは、第１のポテンシャル井戸から排出されたイオンは、第２のポテンシャル井戸へ渡る。次いで、これらのイオンをフラグメンテーションするために、第２のポテンシャル井戸内において共鳴による励起が行われ得る。その結果得られた娘又はフラグメントイオンは、次いで第２のポテンシャル井戸から順次共鳴により排出され、その後軸方向検出される。この処理を繰り返すことにより、第１のポテンシャル井戸内のすべてのイオンについてＭＳ／ＭＳ分析が実質的に１００％の効率で実行又は記録されることが可能となる。
【０２４０】
さらなる実施形態によると、２つ以上のポテンシャル井戸が好適なイオンガイド又はイオントラップ内の軸方向イオントラップ領域に沿って維持されることによって、より複雑となる実験を実現することができる。あるいは、この柔軟性を使用して、他の分析手法に導入するためにイオンパケットの特性を調整し得る。
【０２４１】
本願において、従来のように、イオンは、第１又は基本共鳴周波数において励起することによって共鳴により排出されることが理解される。しかし、また、動作モードにしたがって、イオンは、基本共鳴周波数の第２又はより高次の高調波において励起することによって好適なイオンガイド又はイオントラップから共鳴により励起又は排出され得ることが考えられる。本発明は、経時変化する実質的に均一な軸方向電界が、イオンガイド又はイオントラップ内に含まれるイオンの第１又は基本共鳴周波数よりも大きな周波数において変化されるような実施形態を含むことが意図される。実質的に均一な軸方向電界の変調周波数は、イオンガイド又はイオントラップ内のイオンの基本共鳴周波数の第２又はより高次の高調周波数（１つ又は複数）に対応してもよいし、しなくてもよい。
【０２４２】
本発明を好適な実施形態を参照して記載したが、添付の特許請求の範囲に記載の本発明の範囲から逸脱せずに形態及び詳細において種々の変更がなされ得ることが当業者に理解される。
【図面の簡単な説明】
【０２４３】
【図１】図１は、一実施形態にかかる好適なセグメント化ロッドセットイオンガイド又はイオントラップの断面図である。
【図２】図２は、第１の例示構成にかかる好適なイオンガイド又はトラップの各セグメントに印加され、イオンガイド又はトラップの長さに沿って二次ポテンシャル井戸を形成するＤＣ又は静電ポテンシャルのプロットとともに示す、好適なセグメント化イオンガイド又はイオントラップの側面図である。
【図３】図３は、好適なセグメント化イオンガイド又はイオントラップの各セグメントに印加されるＤＣ又は静電ポテンシャルを示す。ここで印加されたＤＣ又は静電ポテンシャルは、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域の境界における電界緩和効果を補償するように構成される。
【図４】図４は、好適なセグメント化イオンガイド又はイオントラップの各セグメントに印加されるＤＣ又は静電ポテンシャルを示す。ここで印加されたＤＣ又は静電ポテンシャルは、イオンが軸方向イオントラップ中心領域を一旦抜け出すと、イオンはイオンガイド又はイオントラップの外に加速されるように構成される。
【図５】図５は、軸方向二次ポテンシャル井戸の位置が変調される第１の例示構成にかかる、３つの異なる時点において、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域にわたり維持される軸方向ＤＣポテンシャルプロフィールを示す。
【図６】図６は、図５を参照して記載する第１の例示構成について、３つの異なる時点において、イオンガイド又はイオントラップの軸方向イオントラップ領域に沿って維持される軸方向電界を示す。
【図７】図７は、３つの異なる時点において、第１の例示構成にかかるイオンガイド又はイオントラップに沿って維持される軸方向ＤＣポテンシャルプロフィールの例を示し、ここで二次軸方向ポテンシャル井戸の位置が変調される。
【図８】図８Ａは、イオンガイド又はイオントラップの軸に沿った、質量電荷比２００を有するイオンについてのイオン振動振幅を示し、図８Ｂは、イオンガイド又はイオントラップの軸に沿った、質量電荷比３００を有するイオンについてのイオン振動振幅を示し、図８Ｃは、イオンガイド又はイオントラップの軸に沿った、質量電荷比４００を有するイオンについてのイオン振動振幅を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、固定変調周波数における軸方向ポテンシャル井戸の極小の変位振幅をスキャンする際の、質量電荷比２００を有するイオンについての時間に対するイオンガイド又はイオントラップの軸に沿ったイオン運動の計算された振幅のプロットを示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、固定変調周波数における軸方向ポテンシャル井戸の極小の変位振幅をスキャンする際の、質量電荷比３００を有するイオンについての時間に対するイオンガイド又はイオントラップの軸に沿ったイオン運動の計算された振幅のプロットを示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、固定変調周波数における軸方向ポテンシャル井戸の極小の変位振幅をスキャンする際の、質量電荷比４００を有するイオンについての時間に対するイオンガイド又はイオントラップの軸に沿ったイオン運動の計算された振幅のプロットを示す。
【図１０】図１０は、第１の例示構成にかかる、軸方向二次ポテンシャル井戸の極小の軸方向変位振幅が時間の関数としてどのようにスキャンされ得るかを示す。
【図１１】図１１は、イオンガイド又はイオントラップについての簡略化された正規化安定性図を示す。
【図１】
0005400299.tif 000032
【図２】
0005400299.tif 000033
【図３】
0005400299.tif 000034
【図４】
0005400299.tif 000035
【図５】
0005400299.tif 000036
【図６】
0005400299.tif 000037
【図７】
0005400299.tif 000038
【図８】
0005400299.tif 000039
【図９Ａ】
0005400299.tif 000040
【図９Ｂ】
0005400299.tif 000041
【図９Ｃ】
0005400299.tif 000042
【図１０】
0005400299.tif 000043
【図１１】
0005400299.tif 000044